KR20050040504A - 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압경보장치의 수신 안테나 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나 시스템에 관한 것이다.
이 같은 본 발명은, 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 방사형 누설동축케이블로 구성함으로써, 타이어의 내부에 위치하는 온도 및 압력센서로부터 타이어 공기압에 대한 정보가 측정된 후 타이어 공기압 경보 송신기를 통해 무선 송신이 이루어질 때 그 송신되는 측정 데이터의 수신감도를 높여 타이어에 대한 측정데이터의 신뢰성을 향상시킴은 물론, 측정데이터에 대한 수신감도의 신뢰성을 바탕으로 타이어에 대한 안정성을 도모하고, 방사형 누설동축케이블을 타이어와 근접되게 그 설치가 가능하도록 함으로써 자동차의 구조 및 형태와 재질은 물론 그 크기에 따른 영향을 거의 받지 않도록 함은 물론, 각 타이어로부터 측정된 데이터의 수신 편차를 줄일 수 있고, 더불어 방사형 누설동축케이블을 내환경성이 강한 피복재로 피복 처리함으로써 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생되지 않도록 하면서 종래 수명 단축의 문제를 개선하는 효과를 제공하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 제공한다.
Description
본 발명은 타이어 공기압 경보장치(TPMS; Tire Pressure Monitoring System)의 수신 안테나 시스템에 관한 것으로서, 특히 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 방사형 누설동축케이블(RFCX)로 구성하여 타이어내의 온도 및 압력센서로부터 측정된 타이어 공기압의 데이터를 송신기가 무선 송신할 때 그 무선 송신되는 측정데이터의 수신 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 자동차에 사용되는 타이어 공기압 경보장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 타이어 내부의 온도와 압력 등을 측정하는 센서(1), 상기 센서(1)로부터 측정된 데이터를 UHF대역으로 변조하여 타이어 외부로 무선 전송하는 송신기(2) 및, 상기 송신기(2)로부터 무선 전송되는 측정데이터를 수신하는 수신기(3)와, 상기 수신기(3)에서 수신된 측정데이터를 운전자가 열람할 수 있도록 엘씨디(LCD)의 화면으로 디스플레이 시키는 표시장치(4)로 구성되어 있다.
이때, 상기 센서(1)와 송신기(2)는 타이어내에 설치되고, 상기 수신기(3)와 표시부(4)는 타이어의 외부에 그 설치가 이루어지도록 하였다.
이와같이, 상기 타이어 공기압 경보장치는 타이어 내에 구성된 센서(1)가 타이어의 온도 및 압력 등을 측정할 경우, 상기 측정된 타이어의 온도 및 압력 데이터는 송신기(2)를 통해 무선으로 타이어의 외부에 위치하는 수신기(3)로 전송되고, 상기 수신기(3)는 수신된 정보를 표시장치(4)로 전달함으로써, 상기 표시장치(4)에서는 타이어의 압력 및 온도 등의 측정 정보를 LCD화면에 디스플레이 시킨다.
이때, 상기 타이어 공기압 경보장치는 그 특성상 신뢰성과 안정성이 확보되어야 하므로, 상기 센서(1)로부터 측정데이터를 정확하게 수신할 수 있도록 하는 무선 인터페이스 기능의 수신 안테나를 구비하는데, 상기 수신 안테나는 도 1에서와 같이 1/4(??/4)의 모노폴 안테나(5)(5')를 주로 사용하였다.
그러나, 상기와 같은 일반적인 모노폴 안테나(5)(5')는 자동차의 재질, 구조, 크기, 형태에 따른 전자기적 특성에 의해 그 수신 특성이 좌우되는 바, 이로 인하여 종래에는 자동차의 재질은 물론 구조와 크기 및 형태 등에 따라 모노폴 안테나(5)(5')의 수신 감도가 서로 다르게 나타나면서 평균적인 기준을 만족시키지는 못하였다.
이에 종래에는 수신감도를 높이기 위한 방편으로, 모노폴 안테나(5)의 위치를 변경하거나 또는 두 개 이상의 ??/4 모노폴 안테나(5)를 적절한 위치에 배치하는 방법 등을 사용하였다.
하지만 상기와 같은 방법은 차량이 커지고 타이어의 수가 많아짐에 따라 모노폴 안테나(5)(5')의 최적 위치 추정에 따른 노력이 많이 요구되었으며, 그 소요 개수의 증가로 인해 경제적 부담이 가중되었다.
아울러 모노폴 안테나(5)(5')의 금속 부분이 외부 환경에 항상 노출되어 있는 관계로, 상기 모노폴 안테나(5)(5')가 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생하면서 그 수명이 단축되는 단점을 가지고 있었다.
일예로, 10개의 타이어가 장착된 트럭에 ??/4의 모노폴 안테나를 적용한 후 그 모노폴 안테나의 수신감도를 측정할 결과 도 2에서와 같이, 상기 모노폴 안테나에 의한 측정데이터의 수신감도가 현저하게 낮아짐은 물론, 그 수신감도의 저하로 인해 10개의 타이어에서 각각 얻어진 측정데이터의 편차가 심하게 발생됨을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은, 위치 변경이 자유롭게 이루어지도록 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 방사형 누설동축케이블로 구성함으로써, 타이어의 내부에 위치하는 온도 및 압력센서로부터 타이어 공기압에 대한 정보가 측정된 후 타이어 공기압 경보 송신기를 통해 무선 송신이 이루어질 때 그 송신되는 측정 데이터의 수신감도를 높여 타이어에 대한 측정데이터의 신뢰성을 향상시킴은 물론, 측정데이터에 대한 수신감도의 신뢰성을 바탕으로 타이어에 대한 안정성을 도모할 수 있도록 하는 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 제공하려는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은, 방사형 누설동축케이블을 타이어와 근접되게 설치 구성함으로써, 자동차의 구조 및 형태와 재질은 물론 그 크기에 따른 영향을 거의 받지 않도록 함은 물론, 각 타이어로부터 측정된 데이터의 수신 편차를 줄일 수 있도록 하는 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 제공하려는 것이다.
또한 본 발명은, 수신 안테나를 이루는 방사형 누설동축케이블을 내환경성이 강한 피복재로 피복 처리함으로써, 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생되지 않도록 하면서 종래 수명 단축의 문제를 개선할 수 있도록 하는 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 제공하려는 것이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
참고로 이하에 참조되는 도면에 대하여는 설명의 편의상 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예로 방사형 누설동축케이블로 수신 안테나를 구성한 타이어 공기압 경보장치의 구성도 이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 타이어 내부의 온도와 압력 등을 측정하는 센서(1), 상기 센서(1)로부터 측정된 데이터를 UHF 대역으로 변조하여 타이어 외부로 무선 전송하는 송신기(2) 및, 상기 송신기(2)로부터 무선 전송되는 측정데이터를 수신하는 수신기(3)와, 상기 수신기(3)에서 수신된 측정데이터를 운전자가 열람할 수 있도록 LCD의 화면으로 디스플레이 시키는 표시장치(4)를 포함하는 타이어 공기압 경보장치에 있어서,
상기 수신기(3)에는 위치 변경이 자유롭게 이루어지면서 송신기(2)로부터 UHF대역으로 변조되어 타이어 외부로 무선 전송되는 타이어의 온도 및 압력 등에 대한 측정데이터의 수신율을 높이는 케이블형 안테나를 연결 구성함을 특징으로 한다.
다른 일면에 따라, 상기 케이블형 안테나는,
설치 위치에 관계없이 충분한 크기의 이득패턴을 형성하면서 송신기(2)로부터 무선 전송되는 타이어의 측정데이터를 수신하도록 유전체 외곽의 주름진 도체부분에 일정간격의 홈을 내어 광대역 주파수 대역에서 동작하는 방사형 누설동축케이블(RFCX)(11) 및,
상기 방사형 누설동축케이블(11)이 측정데이터를 수신할 때 종단 정합(예; 50??)을 실시하는 정합단말기(12)로 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 방사형 누설동축케이블(11)은,
표면 오염이나 경년변화에 따른 특성 저하를 방지하도록 내환경성이 우수한 피복재로 보호되도록 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 방사형 누설동축케이블(11)은,
타이어의 최 근접 거리에 포설한 후 수신기(3)와 직접 연결 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 방사형 누설동축케이블(11)은,
타이어의 배치에 따라 그 타이어별로 개별적인 포설이 이루어지도록 하되 그 포설로 수신기(3)와 공간상 떨어질 때 그 접속은, UHF대역의 측정데이터 신호를 감쇄 없이 수신기(3)로 전달하도록 외부 도체에 지그재그 형태의 슬롯(slot)이 가공되어 특정주파수대에서만 동작하는 누설동축케이블(LCX)(13)로 이루어지도록 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 방사형 누설동축케이블(11)과 정합단말기(12) 및 누설동축케이블(13)의 접합부위는, 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생하면서 그 수명이 단축되는 것을 방지하도록 방수재로 방수 처리함을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 타이어의 내부에는 타이어 공기압 경보장치로서 센서(1)와 송신기(2)를 구성하고, 타이어의 외부에는 수신기(3) 및 표시장치(4)를 구성하여 둔다.
이때, 상기 수신기(3)에는 송신기(2)로부터 무선 전송되는 센서(1)의 측정데이터를 무선 수신하기 위한 케이블 안테나를 연결하여 둔다.
즉, 상기 케이블안테나는 설치 위치에 관계없이 충분한 크기의 이득패턴을 형성하면서 송신기(2)로부터 무선 전송되는 타이어의 측정데이터를 용이하게 수신할 수 있도록 유전체 외곽의 주름진 도체부분에 일정간격의 홈을 내어 광대역 주파수 대역에서 동작하는 방사형 누설동축케이블(11)과, 상기 방사형 누설동축케이블(11)이 측정데이터를 수신할 때 종단 정합(예; 50??)을 실시하는 정합단말기(12)로 구성한다.
이후, 상기 방사형 누설동축케이블(11)에는 표면 오염이나 경년변화에 따른 특성 저하를 방지하도록 내환경성이 우수한 피복재를 피복시킨 후 수신기(3)와 직접 연결하면서 타이어의 최 근접 거리에 포설하여 둔다.
그러면, 상기 방사형 누설동축케이블(11)은 송신기(2)로부터 UHF대역으로 변조되어 타이어 외부로 센서(1)의 측정데이터가 무선 전송될 때, 그 측정데이터를 수신한 후 이를 수신기(3)로 전달할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 방사형 누설동축케이블(11)에는 정합단말기(12)가 연결되어 있는 바, 상기 정합단말기(12)는 방사형 누설동축케이블(11)에 의해 UHF대역의 측정데이터가 수신될 때 50??의 종단 정합을 실시하게 된다.
일예로, 도 4에서와 같이 10개의 타이어가 장착된 트럭에서 타이어의 온도 및 압력 등을 실측할 경우, 그 수신 감도는 양호하게 나타나면서 10개의 타이어에서 측정된 데이터의 결과에서 그 편차가 거의 없음을 알 수 있다.
한편, 타이어의 개수가 많아 여러 그룹으로 모여 있거나 또는 각 타이어가 멀리 떨어져 있을 경우, 상기 방사형 누설동축케이블(11)은 각 그룹 또는 타이어별로 그 포설이 이루어지도록 한다.
이때, 상기와 같이 방사형 누설동축케이블(11)이 그룹 또는 타이어별로 포설되는 경우에는 방사형 누설동축케이블(11)과 수신기(3)의 사이에는 설치의 환경 상 서로 떨어질 수밖에 없는 바,
상기 누설동축케이블(11)과 수신기(3)은 외부 도체에 지그재그 형태의 슬롯(slot)이 가공되어 특정주파수대에서만 동작하는 누설동축케이블(13)로 연결한다.
그러면, 상기 방사형 누설동축케이블(11)에 의해 타이어의 측정데이터 수신이 이루어질 때, 그 수신된 UHF대역의 측정데이터는 누설동축케이블(13)에 의해 감쇄 없이 수신기(3)로 용이하게 전달될 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 방사형 누설동축케이블(11)에 누설동축케이블(13)이 연결될 때, 상기 방사형 누설동축케이블(11)과 누설동축케이블(13)의 접합부위는 물론, 상기 방사형 누설동축케이블(11)과 정합단말기(12)의 접합부위는 방수재로 방수처리 함으로써, 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생하면서 그 수명이 단축되는 것을 방지하도록 하였다.
아울러, 상기 방사형 누설동축케이블(11)은 버스 및 트럭과 같은 상용차에 그 포설이 이루어질 경우, 상용차의 하체 프레임 주위에 전기적 절연체를 이용하여 그 체결이 이루어지도록 하였으며, 이는 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생하면서 그 수명이 단축되는 것을 방지하기 위함이다.
여기서, 상기 방사형 누설동축케이블(11)을 안테나로서 사용하는 것은, 단일 케이블로만 구성되어 별도의 지지용 철선이 평행하게 부착된 누설동축케이블(13)보다 허용곡률 반경이 작아 그 장착 작업에 따른 자유도가 높기 때문이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나를 방사형 누설동축케이블로 구성함으로써, 타이어의 내부에 위치하는 온도 및 압력센서로부터 타이어 공기압에 대한 정보가 측정된 후 타이어 공기압 경보 송신기를 통해 무선 송신이 이루어질 때 그 송신되는 측정 데이터의 수신감도를 높여 타이어에 대한 측정데이터의 신뢰성을 향상시킴은 물론, 측정데이터에 대한 수신감도의 신뢰성을 바탕으로 타이어에 대한 안정성을 도모하는 효과를 제공한다.
또한 본 발명은 방사형 누설동축케이블을 타이어와 근접되게 그 설치가 가능하도록 함으로써, 자동차의 구조 및 형태와 재질은 물론 그 크기에 따른 영향을 거의 받지 않도록 함은 물론, 각 타이어로부터 측정된 데이터의 수신 편차를 줄일 수 있고, 더불어 방사형 누설동축케이블을 내환경성이 강한 피복재로 피복 처리함으로써 외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생되지 않도록 하면서 종래 수명 단축의 문제를 개선하는 효과를 제공할 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래 선형 안테나가 적용된 타이어 공기압 경보장치의 구성도.
도 2는 종래 타이어 공기압 경보장치에 적용된 모노풀 안테나의 수신감도를 측정한 그래프.
도 3은 본 발명의 일실시예로 방사형 누설동축케이블로 수신 안테나를 구성한 타이어 공기압 경보장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예로 타이어 공기압 경보장치에 적용된 방사형 누설동축케이블 안테나의 수신감도를 측정한 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 ; 센서 2 ; 송신기
3 ; 수신기 4 ; 표시장치
11; 방사형 누설동축케이블 12; 정합단말기
13; 누설동축케이블
Claims (5)
- 타이어 내부의 온도와 압력 등을 측정하는 센서, 상기 센서로부터 측정된 데이터를 UHF 대역으로 변조하여 타이어 외부로 무선 전송하는 송신기 및, 상기 송신기로부터 무선 전송되는 측정데이터를 수신하는 수신기와, 상기 수신기에서 수신된 측정데이터를 운전자가 열람할 수 있도록 LCD의 화면으로 디스플레이 시키는 표시장치를 포함하는 타이어 공기압 경보장치에 있어서,상기 수신기에는 위치 변경이 자유롭게 이루어지면서 송신기로부터 UHF대역으로 변조되어 타이어 외부로 무선 전송되는 타이어의 온도 및 압력 등에 대한 측정데이터의 수신율을 높이는 케이블형 안테나를 연결 구성함을 특징으로 하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나.
- 제 1 항에 있어서, 상기 케이블형 안테나는,설치 위치에 관계없이 충분한 크기의 이득패턴을 형성하면서 송신기로부터 무선 전송되는 타이어의 측정데이터를 수신하도록 유전체 외곽의 주름진 도체부분에 일정간격의 홈을 내어 광대역 주파수 대역에서 동작하는 방사형의 누설동축케이블 및, 상기 방사형 누설동축케이블이 측정데이터를 수신할 때 종단 정합을 실시하는 정합단말기로 구성함을 특징으로 하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나.
- 제 2 항에 있어서, 상기 방사형 누설동축케이블은,타이어의 최 근접 거리에 포설한 후 수신기와 직접 연결 구성함을 특징으로 하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나.
- 제 2 항에 있어서, 상기 방사형 누설동축케이블은,타이어의 배치에 따라 그 타이어별로 개별적인 포설이 이루어지도록 하되 그 포설로 수신기와 공간상 떨어질 때의 접속은,UHF대역의 측정데이터 신호를 감쇄 없이 수신기로 전달하도록 외부 도체에 지그재그 형태의 슬롯이 가공되어 특정주파수대에서만 동작하는 누설동축케이블로 이루어지도록 구성함을 특징으로 하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 방사형 누설동축케이블과 정합단말기 및 동축케이블의 접합부위는,외부의 물리적 충격은 물론 수분 및 먼지 등의 외부 요인에 의해 형태 왜곡이나 부식 등이 발생하면서 그 수명이 단축되는 것을 방지하도록 방수재로 방수 처리함을 특징으로 하는 방사형 누설동축케이블을 이용한 타이어 공기압 경보장치의 수신 안테나.
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