KR200409080Y1 - Antenna for Automobile - Google Patents

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KR200409080Y1
KR200409080Y1 KR2020050033127U KR20050033127U KR200409080Y1 KR 200409080 Y1 KR200409080 Y1 KR 200409080Y1 KR 2020050033127 U KR2020050033127 U KR 2020050033127U KR 20050033127 U KR20050033127 U KR 20050033127U KR 200409080 Y1 KR200409080 Y1 KR 200409080Y1
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antenna
induction panel
capacitive induction
circuit
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Application number
KR2020050033127U
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Inventor
이진영
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아마티스(주)
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    • H01Q11/08Helical antennas

Abstract

본 고안은 주행 또는 정지중인 차량 내에서 디지털멀티미디어, 텔레비전 수상기, 라디오 등의 방송 및 텔레매틱스, 이동통신 등의 통신 서비스의 원활한 전파 수신을 위한 차량용 안테나 장치에 관한 것으로서, 본 고안은, 차체의 유리 외부에 장착되며 헬리컬 안테나로부터 수신한 무선 신호를 차량 내의 수신기로 전달하는 외부 용량성 유도 패널과, 차체의 유리 내부에 외부 용량성 유도 패널과 대향되게 장착되며, 유도된 신호를 수신하는 용량성 유도 패널의 등가 회로와 그 등가 회로를 통과한 수신 신호를 증폭하는 증폭회로를 포함하는 내부 용량성 유도 패널로 구성된다.The present invention relates to a vehicle antenna device for smooth radio wave reception of communication services such as digital multimedia, television receivers, radios, and other telematics, mobile communication, etc. in a vehicle that is running or stopped. An external capacitive induction panel mounted on the vehicle and transmitting the radio signal received from the helical antenna to a receiver in the vehicle, and a capacitive induction panel mounted opposite to the external capacitive induction panel inside the glass of the vehicle body and receiving the induced signal. And an internal capacitive induction panel including an equivalent circuit and an amplifier circuit for amplifying a received signal passing through the equivalent circuit.

차량용 안테나, 용량성 유도 패널, 용량성 커플러 Car Antenna, Capacitive Induction Panel, Capacitive Coupler

Description

차량용 안테나 장치{Antenna for Automobile}Antenna device for vehicle {Antenna for Automobile}

도 1은 종래 장착 홀(mounting hole)을 이용하여 차량용 안테나를 차량에 장착한 경우의 장착 상태도.1 is a mounting state diagram when a vehicle antenna is mounted on a vehicle using a conventional mounting hole.

도 2는 종래 자석을 이용하여 차량용 안테나를 차량에 장착한 경우의 장착 상태도.2 is a mounting state diagram when a vehicle antenna is mounted on a vehicle using a conventional magnet;

도 3은 본 고안에 적용된 커플링 안테나의 기본 구조도.3 is a basic structural diagram of a coupling antenna applied to the present invention.

도 4는 본 고안에 적용된 증폭기 모듈의 회로도.4 is a circuit diagram of an amplifier module applied to the present invention.

도 5는 본 고안에 적용된 용량성 유도기의 물리적 형태에 따른 용량 및 그 등가 회로도.5 is a capacitance and equivalent circuit diagram according to the physical form of the capacitive inductor applied to the present invention.

도 6은 스미스 도표에서의 임피던스 정합 관계도.6 is an impedance matching relationship diagram in a Smith diagram.

도 7은 유도 패널의 임피던스 편이를 보상한 회로도.7 is a circuit diagram of compensating for an impedance shift of an induction panel.

도 8은 용량 유도 금속판과 증폭 회로의 단일 회로 기판 구조도.8 is a single circuit board structure diagram of a capacitive induction metal plate and an amplifier circuit.

도 9는 회로 기판과 케이스의 스크루 볼트 결합방식을 보인 단면도.Figure 9 is a cross-sectional view showing a screw bolt coupling method of the circuit board and the case.

도 10은 용량 유도 패널의 밀착도 개선을 위한 회로 기판과 케이스의 결합 단면도.10 is a cross-sectional view of the circuit board and the case for improving the adhesion of the capacitive induction panel.

도 11은 회로 기판의 압축 패드 및 회로 배치도.11 is a compression pad and a circuit layout of a circuit board.

도 12는 용량 패널 밀착도 향상을 위한 이면 패드 접착 구조의 3차원 모델 도.12 is a three-dimensional model diagram of a backside pad adhesive structure to improve capacitive panel adhesion.

도 13은 본 고안에서의 안테나 형태도.Figure 13 is an antenna form in the present invention.

도 14는 본 고안의 실시 예에 따른 패널 밀착 방식의 예를 보인 도면.14 is a view showing an example of a panel contact method according to an embodiment of the present invention.

도 15는 본 고안에 의한 안테나 장치를 차량에 장착한 상태도.15 is a state in which the antenna device according to the present invention is mounted on the vehicle.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110… 헬리컬 안테나110... Helical antenna

130… 외부 용량성 유도 패널130... External capacitive induction panel

140… 내부 용량성 유도 패널140... Internal capacitive induction panel

170… 차체170... Body

210… 증폭회로210... Amplification circuit

310… 등가 회로310... Equivalent circuit

본 고안은 차량용 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 또는 정지중인 차량 내에서 디지털멀티미디어, 텔레비전 수상기, 라디오 등의 방송 및 텔레매틱스, 이동통신 등의 통신 서비스의 원활한 전파 수신을 위한 차량용 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna device for a vehicle, and more particularly, to a vehicle antenna device for smooth radio wave reception of a broadcasting service such as a digital multimedia, a television receiver, a radio, and a communication service such as telematics and mobile communication in a traveling or stationary vehicle. It is about.

기술의 발전과 첨단 정보와 영상 매체를 통한 엔터테인먼트(Entertainment) 에 대한 욕구가 날로 증대되고 있다. 따라서 자동차 내의 운전 또는 수송의 환경 중에도 이러한 욕구가 증대되고 있어 생산/출고되는 자동차의 A/V 시스템 적용률은 날마다 높아지고 있는 실정이다. 차량 적용에 있어서의 핵심은 고성능과 장착의 편이성이다. The need for technological advancement and entertainment through advanced information and visual media is increasing day by day. Therefore, even in the environment of driving or transport in a vehicle, such a desire is increasing, and the application rate of the A / V system of the produced / shipped vehicle is increasing day by day. Key to vehicle applications is high performance and ease of installation.

일반적으로, 차량에서의 라디오 수신을 위해서 차량 지붕을 피해 앞이나 뒤쪽 휀더에 약 70cm 전후 길이의 수동식 또는 자동식 안테나를 설치하여 사용해 왔으나, 최근에는 차량 외관의 스타일링을 고려해 후방 글라스의 열선 구조를 이용하여 TV용 안테나까지 조합하는 방식으로 발전하고 있는 실정이다. 그러나 이러한 경우 TV 안테나의 열악한 지향성 및 수신성능을 보완하기 위해 다중수신(Diversity) 안테나 방식이 필수적으로 요구되며, 출고 후 수신기를 장착할 경우에는 별수 없이 외장 안테나를 설치할 수밖에 없다.In general, in order to receive radio from a vehicle, a manual or automatic antenna having a length of about 70 cm around the front or rear fenders has been used to avoid the roof of the vehicle. The situation is developing by combining the antenna for the TV. In this case, however, a multi-receiver antenna method is required to compensate for the poor directivity and reception performance of the TV antenna, and an external antenna is inevitably installed when the receiver is mounted after shipping.

안테나 이론에 따르면 세단 및 RV 차량의 경우, 라디오(Radio), TV등의 방송 수신이나 기타 무선통신을 위한 가장 이상적인 안테나 방식은 차량의 지붕(Roof panel)에 막대형(Rod) 안테나를 설치하는 것이다. 그러나 초단파(VHF) 이하의 주파수 대역에서는 파장에 비례하는 안테나 길이가 상대적으로 길어 차량 외관을 해치고, 안테나 고정과 동축 케이블 연결을 위해 차체에 관통 구(Feed-thru hole)가 필요하게 되는 장착 상의 어려움이 발생한다.According to the antenna theory, in the case of sedans and RV vehicles, the most ideal antenna method for receiving radio or TV broadcasts or other wireless communication is to install a rod antenna on the roof panel of the vehicle. . However, in the frequency band below the VHF, the antenna length which is proportional to the wavelength is relatively long, which damages the appearance of the vehicle, and the mounting difficulty that requires the feed-thru hole in the vehicle body for antenna fixing and coaxial cable connection. This happens.

차량에 주로 적용되는 안테나의 방식은 고전적인 로드 형 안테나를 기본으로 한다. 이러한 로드 형 안테나의 주된 장착방식은 그라운드 효과를 최대한 이용하기 위하여 차량의 지붕에 수직으로 설치하는 것이 보통이며, 이것의 고정을 위해서 장 착홀(Mounting Hole)을 마련하거나 자석(Magnetic)을 이용하여 고정한 후 배선은 주위의 틈새를 이용하는 것이 보통이다.The antenna system mainly applied to a vehicle is based on a classic rod antenna. In order to make the most of the ground effect, the main mounting method of the rod-type antenna is generally installed perpendicular to the roof of the vehicle. For fixing the rod-type antenna, a mounting hole or a magnet is used to fix the rod-type antenna. After wiring, it is common to use a gap around it.

따라서 외부에 안테나를 사용하는 시스템의 경우 로드 안테나, 차체와의 결합부분, 전송선로가 반드시 필요한 부분이며 보다 향상된 성능을 위하여 추가 적으로 증폭기가 사용되기도 한다.Therefore, in the case of a system using an external antenna, a load antenna, a coupling portion with a vehicle body, and a transmission line are necessary parts, and an amplifier may be additionally used for improved performance.

도 1은 종래 장착 홀을 이용하여 차량용 안테나를 차량에 장착한 경우의 장착 상태도이다.1 is a mounting state diagram when a vehicle antenna is mounted on a vehicle using a conventional mounting hole.

이에 도시된 바와 같이, 안테나(13)가 장착되는 차체 면(11)의 일부에 장착구멍(15)을 형성하고, 그 장착구멍(15)에 안테나(13)의 일부를 삽입하고 내·외부에서 연결기구(12)로 단단하게 안테나(13)를 고정하게 된다. 이 경우 차체의 손상으로 인한 변형 및 내부 배선(14)의 어려움이 있어 차량의 설계 단계부터 많은 연구 및 고안이 필요한 부분이다. As shown in the drawing, a mounting hole 15 is formed in a part of the vehicle body surface 11 on which the antenna 13 is mounted, and a part of the antenna 13 is inserted into the mounting hole 15, and then the inside The antenna 13 is firmly fixed to the coupling mechanism 12. In this case, there is a deformation and damage of the internal wiring 14 due to the damage of the vehicle body, which requires a lot of research and devising from the design stage of the vehicle.

그러나 이러한 안테나 장착 방식은, 장착구멍이 준비되지 않은 차량에 임의로 설치하게 되면 수밀 특성, 차체의 안정성 등에 손상을 줄 수 있으므로 장착이 매우 힘들다는 단점이 있다.However, such an antenna mounting method has a disadvantage in that mounting is arbitrarily installed in a vehicle in which mounting holes are not prepared, which may damage watertightness characteristics and stability of the vehicle body.

도 2는 자석을 이용하는 경우의 차량용 안테나 장착 상태도로서, 이에 도시된 바와 같이, 수천 가우스(Gauss) 정도의 자석(22)을 사용하여 안테나(21)를 차체 면(24)에 고정할 수는 있으나, 장착 및 탈거 시에 자석 면과의 접촉으로 인한 차체 면(24)의 긁힘 문제가 발생하며, 안테나(21)에서 차체 내부로의 연결배선(23)이 차 밖으로 돌출되게 되어 미관을 손상시키는 단점이 있다. 또한, 연결배선(케이블)의 관통구로 문틈의 고무 등이 이용되므로 수밀성도 문제가 되는 단점이 있다.FIG. 2 is a state diagram of a vehicle antenna mounted using a magnet. As shown in FIG. 2, the antenna 21 may be fixed to the vehicle body surface 24 by using a magnet 22 of about several thousand Gauss. , A problem of scratching of the vehicle body surface 24 due to contact with the magnet surface during mounting and dismounting, and the connection wiring 23 from the antenna 21 to the inside of the vehicle body protrudes out of the car, thereby damaging the aesthetics. There is this. In addition, since the rubber of the door gap is used as the through hole of the connection wiring (cable), there is a disadvantage that the watertightness also becomes a problem.

주지한 바와 같은 안테나 장착 구조로 인해 발생하는 단점을 극복하기 위한 방안으로 차량의 유리면의 내부와 외부에 금속 면을 위치시켜 전자계 신호의 커플링(Coupling) 효과를 이용하여 신호를 전송하는 안테나가 이용되기도 했다. As a method for overcoming the disadvantages caused by the antenna mounting structure as described above, an antenna that transmits a signal using a coupling effect of an electromagnetic signal by placing a metal surface inside and outside the glass surface of the vehicle is used. It also became.

이 경우에는 차량의 유리부분을 통한 신호 전달이 이루어지므로 차체의 내부와 외부의 신호연결을 위한 별도의 배선 장치가 필요 없다. 그러나 단순한 구조로 신호 전달을 위해서만 이용했기 때문에 신호 감쇄 및 협대역 특성으로 인해 상대적인 수신 성능 저하가 발생하고, 이로 인해 개인휴대통신서비스(PCS), 셀룰러 폰(Cellular phone) 대역의 일부에서만 응용되고 있는 실정이다.In this case, since the signal is transmitted through the glass part of the vehicle, there is no need for a separate wiring device for signal connection between the inside and the outside of the vehicle body. However, since it is used only for signal transmission in a simple structure, relative reception performance is deteriorated due to signal attenuation and narrow band characteristics, which is applied only to a part of the personal mobile communication service (PCS) and cellular phone bands. It is true.

따라서 최근에 차량에 적용되는 안테나의 경우 차체의 제한된 장착 공간 특성으로 인해 뒷 유리(Rear Glass), 옆 유리(Side Glass) 등에 열선과 유사한 금속선 형태의 안테나가 설계되는 경우가 많으며, 해당 주파수 대역에 적합한 길이보다는 물리적 길이를 단축한 막대형(Short pole) 안테나를 사용하는 비율이 높아지는 추세이다. Therefore, recently, in the case of antennas applied to a vehicle, due to the limited mounting space of the vehicle body, antennas in the form of metal wires similar to heating wires are often designed in rear glass, side glass, and the like. The trend is to use short pole antennas with shorter physical lengths than suitable lengths.

이러한 안테나들은 기준이 되는 안테나보다 이득이 떨어지는 경우가 발생하므로 증폭기(Amplifier module)를 사용하여 수신 감도를 높여주게 된다. 그러나 증폭기를 적용하는 경우에도 임피던스 정합에 의한 손실 최소화, 신호대 잡음비 악화 방지 등에 각별한 고려가 필요하며, 장착 공간을 마련해야 하고 차체 접속 구조 및 배선 설계를 해야 하는 등 시스템이 복잡해지는 단점이 있었다.Since these antennas have a lower gain than a reference antenna, an amplifier module may be used to increase reception sensitivity. However, even when the amplifier is applied, special considerations such as minimizing losses due to impedance matching and preventing signal-to-noise ratio deterioration are necessary, and the system has to be complicated, such as the installation space, the body connection structure, and the wiring design.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래 안테나를 차량에 장착하는 경우 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,In this regard, the present invention is proposed to solve various problems occurring when the conventional antenna is mounted on a vehicle.

본 고안의 목적은, 주행 또는 정지중인 차량 내에서 디지털멀티미디어, 텔레비전 수상기, 라디오 등의 방송 및 텔레매틱스, 이동통신 등의 통신 서비스의 원활한 전파 수신을 위한 차량용 안테나를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a vehicle antenna for smooth radio wave reception of a communication service such as digital multimedia, a television receiver, a radio, and a telematics, a mobile communication, etc. in a traveling or stationary vehicle.

본 고안의 다른 목적은, 주행 또는 정지중인 차량 내에서 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등과 같은 초단파(VHF) 또는 극초단파(UHF) 대역의 방송 통신 서비스를 원활히 수신하기 위한 차량용 안테나를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an antenna for a vehicle for smoothly receiving a broadcast communication service of a very high frequency wave (VHF) or an ultra high frequency wave (UHF) band such as terrestrial digital multimedia broadcasting (DMB) in a driving or stationary vehicle.

본 고안에서는 장착 방법의 난점을 극복하고자 차체 유리면을 사용하는 장착 방법을 사용한다. 이 방법은 안테나가 수신한 전자계 신호를 금속 면을 통해 차체의 외부에서 내부로 신호를 전송하므로 신호 선을 없앨 수 있어 배선을 간결하게 할 수 있다는 장점이 있으나, 양 측면의 커플링 패널의 구조적 형상으로 발생한 커패시턴스의 값이 아주 적은 용량이기 때문에 필연적으로 전송 선로 상에 손실을 가져오며 특히 비교적 주파수가 낮은 경우에는 손실 영향이 더욱 심각하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해서 본 고안에서는 유리면 안팎에 용량성 유도 패널을 사용하여 전송 신호 손실을 최소화하게 된다.In the present invention, in order to overcome the difficulties of the mounting method, a mounting method using a vehicle body glass surface is used. This method has the advantage that the signal lines can be eliminated since the electromagnetic signal received by the antenna is transmitted from the outside of the vehicle body to the inside through the metal surface, thereby simplifying the wiring, but the structural shape of the coupling panel on both sides Because the capacitance value is very small, it inevitably leads to a loss on the transmission line. In particular, the loss effect is more severe when the frequency is relatively low. In order to alleviate this drawback, the present invention minimizes transmission signal loss by using capacitive induction panels inside and outside the glass surface.

또한, 수신 신호의 강도를 개선하기 위하여 증폭기(Amplifier module)를 이용하게 되는데, 증폭기를 사용하였을 경우 커플러의 전송 손실을 보상하되 시스템 의 신호대 잡음 비를 악화시키지 않아야만 안테나 시스템의 전체적인 수신 성능을 높일 수 있게 되므로, 증폭기 자체의 특성 확보뿐만 아니라 잠재적인 성능 악화의 원인이 될 수 있는 구조의 복잡성을 개선하였다.In addition, an amplifier module is used to improve the strength of the received signal. When the amplifier is used, it is necessary to compensate the transmission loss of the coupler, but not to deteriorate the signal-to-noise ratio of the system to increase the overall reception performance of the antenna system. This improves the complexity of the structure, which not only secures the characteristics of the amplifier itself, but can also cause potential performance degradation.

특히, 본 고안에서는 용량성 유도 패널(panel)과 증폭회로를 하나의 회로기판에 설계하여, 차체 내측의 모듈에서 외부 안테나로부터의 신호에 대한 용량성 유도(Capacitive coupling)와 증폭기로서의 기능을 모두 수행하면서도 작은 크기를 유지할 수 있는 장점이 있다. 여기서 용량성 유도 패널(Coupling panel)을 회로의 일부로 해석하여 증폭기를 설계하고 이를 통해 전송손실을 줄이고 증폭기의 성능 또한, 보장할 수 있도록 하였다.Particularly, in the present design, a capacitive induction panel and an amplification circuit are designed on one circuit board to perform both capacitive coupling and function as an amplifier for a signal from an external antenna in a module inside the vehicle body. It has the advantage of maintaining a small size. Here, the capacitive induction panel was interpreted as part of the circuit to design the amplifier, thereby reducing the transmission loss and ensuring the performance of the amplifier.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 고안을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention. Prior to describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

일반적인 안테나 시스템은 안테나와 신호 선으로 구성되며, 안테나 소자는 최초의 전파 신호를 수신하는 역할을 수행하며 다양한 형태로 고안되고 있으며, 신호 선은 안테나가 수신한 전파신호를 수신기까지 전송하는 역할을 수행하게 된다.A general antenna system is composed of an antenna and a signal line, and the antenna element serves to receive the first radio signal and is designed in various forms, and the signal line transmits the radio signal received by the antenna to the receiver. Done.

본 고안에서는 신호를 차량 외부에서 내부로 인입하기 위한 수단으로 안테나와 신호선 사이에 차량의 방풍 유리를 유전체로 이용한 용량성 커플러를 삽입하며, 이러한 형태의 안테나는 과거 차량에서 이동 전화용으로 사용되었다.In the present invention, a capacitive coupler using the windshield of the vehicle as a dielectric is inserted between the antenna and the signal line as a means for introducing a signal from the outside to the inside of the vehicle, and this type of antenna has been used for mobile phones in the past.

도 3은 본 고안에 적용되는 커플링 안테나의 개요도이며, 이에 도시된 바와 같이, 차체 면(170)의 외부는 안테나(110), 절환부(120), 커플링 패널인 외부 용량성 패널(130)로 구성되며, 내측은 커플링인 내부 용량성 패널(140), 신호 선(150)으로 구성된다. 아울러 장착을 위한 접착부(160)가 더 포함되어 구성되며, 그리고 장치의 보호를 위한 케이스가 추가로 구비될 수 있다.3 is a schematic view of a coupling antenna applied to the present invention, and as shown in the figure, the exterior of the vehicle body surface 170 is an antenna 110, a switching unit 120, and an external capacitive panel 130, which is a coupling panel. ) And an inner side is composed of an internal capacitive panel 140 and a signal line 150 which are couplings. In addition, the mounting portion 160 for mounting is further included, and a case for protecting the device may be further provided.

이러한 안테나 장치는 기본적으로 별도의 증폭기를 사용하지 않는 수동형(Passive) 안테나로 활용되어 왔으나, 안테나 소자의 길이(1/4 파장)가 길게 차량 외부에 노출되어 차량 외관을 해치고 자동 세차 이용시 파손을 막기 위해 일일이 수동으로 안테나를 탈거하는 불편이 따른다.The antenna device has been basically used as a passive antenna without using a separate amplifier, but the antenna element is long (1/4 wavelength) long and exposed to the outside of the vehicle to damage the exterior of the vehicle and prevent damage during automatic car wash. In order to avoid the inconvenience of manually removing the antenna.

따라서 본 고안에서는 헬리컬(Helical) 구조의 단축 안테나를 이용하고 단축에 따른 신호 손실을 보상하기 위해 증폭회로를 추가한다. 단 일반적인 증폭기 회로와는 달리 용량성 유도 패널 활용에 부합하는 증폭기가 되도록 설계에 있어 세심한 고려가 요구된다. Therefore, in the present invention, a short circuit antenna having a helical structure is used, and an amplification circuit is added to compensate for signal loss due to the short circuit. Unlike conventional amplifier circuits, however, careful consideration must be given to designing the amplifier to meet capacitive induction panel applications.

따라서 커플링 구조와 증폭회로를 함께 사용함에 있어 커플링 패널의 전기적 특성을 증폭회로의 일부의 등가 회로로 대치하여 설계하는 것이 필요하다.Therefore, in using the coupling structure and the amplifier circuit together, it is necessary to replace the electrical characteristics of the coupling panel with an equivalent circuit of a part of the amplifier circuit.

도 4는 본 고안에 적용된 증폭회로를 도시한 것이다.4 illustrates an amplification circuit applied to the present invention.

여기서 참조부호 210은 증폭회로를 나타내고, 참조부호 211은 임피던스 정합 및 신호 필터링을 위한 정합 및 필터링부를 나타내고, 참조부호 212는 안테나에서 수신한 신호를 소정 레벨로 증폭하는 증폭기를 나타낸다. Here, reference numeral 210 denotes an amplifier circuit, reference numeral 211 denotes a matching and filtering unit for impedance matching and signal filtering, and reference numeral 212 denotes an amplifier for amplifying a signal received from an antenna to a predetermined level.

따라서 차량의 유리면에 커플링 패널을 적용하였을 경우 커패시턴스의 등가 회로를 증폭회로의 입력단으로 치환하여 설계하면 된다.Therefore, when the coupling panel is applied to the glass surface of the vehicle, the equivalent circuit of capacitance may be replaced with the input terminal of the amplifier circuit.

도 5는 본 고안에 적용된 용량성 유도기(Capacitive coupler)의 물리적 형태에 따른 용량 및 등가 회로(310)를 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates a capacitive and equivalent circuit 310 according to the physical form of a capacitive coupler applied to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 차량의 유리면(170)에 설치되는 외부 용량성 유도 패널(130)의 용량 값은 계산될 수 있으며, 차량의 유리두께(D) 3.6mm, 유리의 유전율 7.5과 외부 용량성 유도 패널(130)의 넓이에 의해 결정된다. 그러나 외부 용량성 유도 패널(130)의 물리적 크기에는 장착 상의 제약이 따르므로 장착성, 외관 등을 고려한 합리적인 크기(W, L)로 결정되어야 한다. 따라서 외부 용량성 유도 패널(130)의 크기는 20~30mm 정도로 결정할 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 외부 용량성 유도 패널(130)의 용량 값(C)은 계산 및 측정에 의해 7~16pF 정도의 값을 갖게 된다. 그러나 일반적으로 증폭기의 입력단에 존재하는 커패시턴스는 주파수가 낮을수록 신호의 손실을 유발하게 된다.As shown therein, the capacitance value of the external capacitive induction panel 130 installed on the glass surface 170 of the vehicle can be calculated, the glass thickness (D) of the vehicle 3.6 mm, the dielectric constant of the glass 7.5 and the external capacitive It is determined by the width of the induction panel 130. However, since the physical size of the external capacitive induction panel 130 is subject to mounting constraints, the physical size of the external capacitive induction panel 130 should be determined as a reasonable size (W, L) in consideration of mounting property and appearance. Therefore, the size of the external capacitive induction panel 130 may be determined to about 20 ~ 30mm. The capacitance value C of the external capacitive induction panel 130 that satisfies this condition has a value of about 7 to 16 pF by calculation and measurement. In general, however, the capacitance present at the input of the amplifier will result in signal loss at lower frequencies.

등가 회로(310)는 인덕터(L)와, 그 인덕터(L)에 직렬 접속된 저항(Rs)과, 저항(Rs)과 직렬로 접속된 저항(Rp)과, 상기 저항(Rp)과 병렬로 접속되어 필터링 회로를 구현하는 커패시턴스(C)로 구현된다.The equivalent circuit 310 has an inductor L, a resistor Rs connected in series with the inductor L, a resistor Rp connected in series with the resistor Rs, and the resistor Rp in parallel. It is implemented with a capacitance C that is connected to implement the filtering circuit.

도 6은 일반적인 스미스 도표에서의 임피던스 정합 관계도이다.6 is an impedance matching relationship diagram of a general Smith diagram.

이러한 현상을 임피던스 정합 측면에서 고찰하면, 통상 50Ω으로 정합된 회로의 입력 임피던스가 커플링 패널인 외부 용량성 패널(130)의 적은 용량 값으로 인해 임피던스 부정합이 발생하게 되는데, 도 6의 도표에서 195MHz(지상파 DMB 174 ~ 216MHz 또는 TV CH 8 & 12의 중심대역)을 기준으로 검토해 보면 커플링 패널의 커패시턴스가 12pF일 때 용량 리액턴스(Xc) 67.88이며, 도 6에서와 같이 정합된 중 심부(정합점)(MP)에서 우측 아래쪽의 변동영역(VA)으로 이동하는데, 이는 임피던스의 부정합을 나타낸다.Considering this phenomenon in terms of impedance matching, impedance mismatch occurs due to the small capacitance value of the external capacitive panel 130 whose input impedance of a circuit matched to 50 Ω is a coupling panel, which is 195 MHz in the diagram of FIG. 6. Based on (terrestrial DMB 174 ~ 216MHz or the center band of TVs CH 8 & 12), when the capacitance of the coupling panel is 12pF, the capacitance reactance (Xc) is 67.88, and the matched center (matching point) as shown in FIG. (MP) to the right and lower fluctuation range (VA), which indicates an impedance mismatch.

통상 증폭회로의 입력부는 대역 통과 필터 및 특정 대역의 저지 필터를 구현하기 위한 L(인덕터), C(커패시터)로 조합된 회로 부분이 존재하므로 입력단 소자들의 값을 변경하여 필터 특성은 유지하면서도 커플링 패널을 포함한 입력 임피던스가 정합되도록 설계하는 방법이 요구된다. 이를 구현하기 위해 기존의 소자 값을 변경하여 설계영역(DA)으로 이동시키는 방법과 변동 영역(VA)으로 이동시켜 병렬 인덕터로 다시 DA로 이동시켜 정합시키는 방법이 있다. 이 두 가지 방법 중 후자의 결과로 구성된 회로는 도 7과 같다.In general, the input part of the amplifying circuit has a circuit part combined with a L (inductor) and a C (capacitor) for realizing a band pass filter and a stop band filter of a specific band. What is needed is a method of designing the input impedance including the panel to match. In order to implement this, there are a method of changing an existing device value to move to the design area DA and a method of moving to the variation area VA to move to a parallel inductor and then to DA to match. The circuit composed of the latter of these two methods is shown in FIG.

도 7은 용량성 유도 패널의 임피던스 편이를 보상한 회로도이다.7 is a circuit diagram of compensating for an impedance shift of a capacitive induction panel.

커플링 패널인 외부 용량성 패널(130)의 크기 결정 시 중요한 원리는 제한된 조건하에서 커플링 패널인 외부 용량성 패널(130)의 크기를 가능한 한 크게 하여 용량 값을 크게 하여 증폭기에서 보상 가능한 범위 내의 용량 값을 갖도록 해야 한다. 이렇게 설정된 외부 용량성 패널의 배치와 함께 임피던스 보상 기법으로 하나의 기판에서 전자계 신호의 유도와 증폭기로서 성공적으로 동작할 수 있도록 구현할 수가 있다.An important principle in determining the size of the external capacitive panel 130, which is the coupling panel, is to make the external capacitive panel 130, the coupling panel, as large as possible under the limited conditions, and to increase the capacitance value so that it can be compensated in the amplifier. It should have a capacity value. With this arrangement of external capacitive panels, impedance compensation techniques can be implemented to successfully induce electromagnetic signal and act as an amplifier on one substrate.

도 8은 용량 유도 금속판과 증폭 회로의 단일 회로 기판 구조이다.8 is a single circuit board structure of a capacitive induction metal plate and an amplifier circuit.

안테나가 수신한 신호가 커플링 패널인 외부 용량성 패널(130)을 통해 차체(170) 내측 모듈의 회로 기판(200)에 인쇄된 금속 면으로 유도된다. 이렇게 유도된 신호는 동일 기판(Printed circuit board)(200)에 장착된 증폭회로(145)의 초단으 로 연결되어 증폭을 거쳐 출력 신호선으로 내보내 지게 된다. 즉, 상측 면의 외부 용량성 유도 패널(130)로 유기된 신호는 회로 기판(200)의 반대편으로 전달되어 아랫면에 배치된 증폭회로(145)의 입력단으로 전달된다. 증폭회로(145)는 반드시 회로의 그라운드를 필요로 하게 되므로 회로 주위와 회로가 배치된 배면에 그라운드를 설치해 준다. 이때 회로의 그라운드와 커플링 패널(140)이 동일면에 위치하게 되므로 서로 간섭을 피하는 것이 핵심이다. The signal received by the antenna is guided to the metal surface printed on the circuit board 200 of the module inside the vehicle body 170 through the external capacitive panel 130 which is the coupling panel. The signal thus induced is connected to the first stage of the amplifying circuit 145 mounted on the same printed circuit board 200 and amplified and output to the output signal line. That is, the signal induced by the external capacitive induction panel 130 on the upper side is transmitted to the opposite side of the circuit board 200 and is transmitted to the input terminal of the amplifying circuit 145 disposed on the lower side. Since the amplifier circuit 145 necessarily requires the ground of the circuit, the ground is provided around the circuit and the rear surface where the circuit is arranged. At this time, since the ground of the circuit and the coupling panel 140 are located on the same surface, it is essential to avoid interference with each other.

아울러 패널의 면이 유리인 차체(170)와 접하게 되는 구조에서 차체(170)와 패널의 밀착성이 매우 중요하다. 앞에서 언급된 커플링 패널의 커패시턴스 용량 값은 최소 설계 면적의 양측 패널이 유리면에 밀착된 경우를 가정한 것으로 간극(Air gap)에 의한 용량 감소는 신호 손실을 발생시켜 성능 저하로 직결된다. 실질적으로 회로 기판(PCB)을 케이스(161)에 고정하는 방식에 있어서 기판 홀(Hole) 가공이 자유롭지 못해 도 9와 같이 스크루 볼트(181)를 이용한 결합 방식은 머리 부분의 돌출로 인해 밀착성을 떨어뜨려 성능 저하가 불가피하다. In addition, the adhesion between the vehicle body 170 and the panel is very important in a structure in which the surface of the panel is in contact with the vehicle body 170 which is glass. The capacitance capacitance value of the coupling panel mentioned above assumes that both panels of the minimum design area are in close contact with the glass surface, and the capacity reduction caused by the air gap leads to a performance loss by generating a signal loss. Substantially, in the method of fixing the circuit board PCB to the case 161, since the processing of the substrate hole is not free, as shown in FIG. 9, the coupling method using the screw bolt 181 is inferior in adhesion due to protrusion of the head. It is unavoidable to decrease performance.

이러한 문제를 해결하고자 고안한 형태는 도 10과 같다. 스크루 볼트 고정 방식을 사용하지 않고 패널 뒷면에 양면 접착성 압축 스펀지 패드(Foam pad)(182)를 사용하는 구조를 고안하였다. 압축 스펀지 패드(182)는 반발 특성으로 인해 윗면의 회로 기판(200)을 밀어주게 되어 유도 패널이 유리와 더욱 밀착하게 된다. 그리고 케이스(161)의 격자 모양으로 형성된 음각(Hole)(162)들은 스펀지 패드(182)의 반발력 유지 기간을 늘려주는 역할을 한다. The form devised to solve this problem is shown in FIG. A structure using a double-sided adhesive compressed sponge pad 182 on the back of the panel is devised without using a screw bolt fixing method. The compressed sponge pad 182 pushes the circuit board 200 on the upper surface due to the repulsive property, thereby bringing the induction panel closer to the glass. And the intaglio (Hole) 162 formed in a grid shape of the case 161 serves to increase the resilience retention period of the sponge pad 182.

여기서 중요하게 해결해야 하는 문제는 증폭회로와 접착 패드가 동일면에 위 치하는 점이다. 접착 패드의 접착성을 유지하기 위한 접착면적 확보와 RF 증폭 회로 특성 만족을 위한 소자의 배치(Layout)를 동시에 만족하는 면적의 분할이 중요한 과제이며, 본 고안에서는 도 11과 같이 패드(160)의 형태를 ‘ㄷ’ 자 형태로 성형함으로써 문제를 해결할 수 있게 된다.An important problem to be solved here is that the amplification circuit and the adhesive pad are located on the same plane. In order to maintain the adhesion area of the adhesive pad and to satisfy the layout of the device for satisfying the characteristics of the RF amplification circuit, the division of the area that satisfies at the same time is an important problem. The problem can be solved by molding the shape into a 'c' shape.

따라서 커플링 패널은 높이를 갖는 부품 배치가 불가한 점을 고려하고, RF증폭기의 특성 유지를 위한 전송선로 및 그라운드의 형태 유지와 조립의 안정성을 위한 접착 면의 확보를 위해서, 안테나 설치 구조의 형태를 도 12와 도 13과 같이 구현하는 것이 바람직하다.Therefore, in consideration of the fact that it is impossible to arrange a component having a height, the coupling panel has a shape of an antenna installation structure to maintain the shape of a transmission line and ground for maintaining the characteristics of the RF amplifier and to secure an adhesive surface for assembly stability. 12 is preferably implemented as shown in FIG. 13.

또한 도 14와 같이, 안테나(110) 측면의 커플링 판넬인 외부 용량성 패널(130)의 밀착성을 개선하기 위하여 탄성을 갖는 판스프링(131)구조를 적용하여 유리면 차체(170)에 금속판을 밀착시켜 고정할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 14, in order to improve the adhesion of the external capacitive panel 130, which is a coupling panel on the side of the antenna 110, an elastic plate spring 131 structure is applied to closely adhere the metal plate to the glass surface body 170. Can be fixed.

차량에서의 장착 위치는 차체(170)의 유리면을 이용하여 장착하는 방식이므로, 차량의 뒷유리(Rear glass), 앞유리(Wind shield glass), 혹은 RV/SUV 차량의 경우에는 옆유리(Side glass) 장착도 가능하며 장착 예는 도 15와 같다.Since the mounting position in the vehicle is mounted using the glass surface of the vehicle body 170, the rear glass, the wind shield glass, or the side glass in the case of an RV / SUV vehicle ) Can also be mounted and an example of mounting is shown in FIG. 15.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

이상에서 상술한 본 고안에 따르면, 차량 외부에서 수신한 전파 신호를 차량 내부의 수신기까지 전송하는 방안에 있어서 기구 물 구조의 간결성을 높이고, 안정적인 전파 수신성능을 위하여 증폭기를 커플링 패널에 삽입하되, 단일 기판을 사용하므로 기존 방식에 비해 구조를 간단히 하고 크기를 작게 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, in the method for transmitting the radio signal received from the outside of the vehicle to the receiver in the vehicle to increase the simplicity of the structure of the structure, and insert the amplifier in the coupling panel for stable radio reception performance, Using a single substrate has the effect of simplifying the structure and reducing the size compared to the conventional method.

또한, 차량 장착의 용이성과 성능의 안정적인 유지를 확보할 수 있으며, 더불어 제작 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to ensure the ease of vehicle mounting and stable maintenance of performance, and also has the advantage of lowering the manufacturing cost.

Claims (5)

차체(170)의 유리 외부에 장착되며 헬리컬 안테나(110)로부터 수신한 무선 신호를 차량 내의 수신 단으로 전달하는 외부 용량성 유도 패널(130)과;An external capacitive induction panel 130 mounted outside the glass of the vehicle body 170 and transmitting a radio signal received from the helical antenna 110 to a receiving end in the vehicle; 상기 차체(170)의 유리 내부에 상기 외부 용량성 유도 패널(130)과 대향되게 장착되며, 유도된 신호를 수신하는 용량성 유도 패널의 등가 회로(310)와 그 등가 회로(310)를 통과한 수신 신호를 증폭하는 증폭회로(210)를 포함하는 내부 용량성 유도 패널(140)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.It is mounted inside the glass of the vehicle body 170 to face the external capacitive induction panel 130 and passes through the equivalent circuit 310 and the equivalent circuit 310 of the capacitive induction panel receiving the induced signal. Vehicle antenna device, characterized in that consisting of an internal capacitive induction panel (140) comprising an amplifying circuit (210) for amplifying a received signal. 제1항에 있어서, 상기 내부 용량성 유도 패널(140)은,The method of claim 1, wherein the internal capacitive induction panel 140, 상기 등가 회로(310)와 수신 신호를 증폭하는 증폭회로(210)가 단일의 회로 기판(200)에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.The equivalent circuit 310 and the amplifier circuit for amplifying the received signal 210 is a vehicle antenna device, characterized in that formed integrally on a single circuit board (200). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부 용량성 유도 패널(140)과 차체(170) 유리(유전체)면의 밀착성을 높이기 위해 양면 접착성을 갖는 고밀도 스펀지 패드(Foam pad)(182)를 이용하여 상기 회로 기판(200)을 상기 내부 용량성 유도 패널이 내장되는 케이스(161)에 결합하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.The method of claim 1 or 2, wherein the high-density sponge pad (182) having a double-sided adhesive to increase the adhesion between the internal capacitive induction panel 140 and the glass (dielectric) surface of the vehicle body 170 Vehicle antenna device, characterized in that for coupling the circuit board 200 to the case (161) in which the internal capacitive induction panel is built. 제3항에 있어서, 상기 케이스(161)의 회로 기판(200) 고정 부분을 격자(162)처리하여 부착 강도는 유지하면서 스펀지 패드(182)의 압착 경화 또는 탄력성 손상을 최소화하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.The method of claim 3, wherein the fixing portion of the circuit board 200 of the case 161 is processed by the lattice 162 to minimize the compression set or the elastic damage of the sponge pad 182 while maintaining the adhesion strength. Antenna device. 제2항에 있어서, 상기 등가 회로(310)는 인덕터(L)와, 그 인덕터(L)에 직렬 접속된 저항(Rs)과, 상기 저항(Rs)과 직렬로 접속된 저항(Rp)과, 상기 저항(Rp)과 병렬로 접속된 커패시턴스(C)로 구현된 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.3. The equivalent circuit (310) according to claim 2, wherein the equivalent circuit (310) includes an inductor (L), a resistor (Rs) connected in series with the inductor (L), a resistor (Rp) connected in series with the resistor (Rs), Vehicle antenna device, characterized in that implemented in the capacitance (C) connected in parallel with the resistor (Rp).
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