KR20060029603A - 자동차용 안테나 시스템 - Google Patents

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KR20060029603A KR1020057020094A KR20057020094A KR20060029603A KR 20060029603 A KR20060029603 A KR 20060029603A KR 1020057020094 A KR1020057020094 A KR 1020057020094A KR 20057020094 A KR20057020094 A KR 20057020094A KR 20060029603 A KR20060029603 A KR 20060029603A
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자우므 앙게라-프로스
앙리끄 마티네즈-오티고사
칼레스 푸엥떼-발리아르다
에도우아르드 로잔
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어드밴스드 오토모티브 안테나즈, 에스.엘.
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Abstract

자동차용의 통합된 멀티-서비스 안테나 시스템은 자동차의 물리적 부품 내에 통합된 복수의 안테나 구조물을 포함한다. 복수의 안테나 구조물은 라디오 안테나(5)와 적어도 하나의 셀룰러 전화 안테나(6)와 위성-신호 안테나(7)를 포함한다. 라디오 안테나는 복사 아암(radiating arm)을 가지며, 상기 복사 아암의 적어도 일부는 공간-채움 곡선을 정의한다. 라디오 안테나는 상기 라디오 안테나를 자동차 내의 라디오 수신기에 결합하기 위한 급전점(feeding point)을 더 포함한다.
안테나, 급전점, 아암, 공간-채움 곡선

Description

자동차용 안테나 시스템{ANTENNA SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE}
본 출원에 설명된 기술은 안테나 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 출원은 자동차용 안테나 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 자동차의 투명한 방풍유리 내부 표면에 고정된 플라스틱 커버에 통합될 수 있는 멀티서비스 안테나 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 현재 차량에서 요구되고 있는 기본 서비스들, 즉, AM, FM, 및 DAB대역의 라디오 수신과, GSM 900, GSM 1800, 및 UMTS 대역에서 송수신하기 위한 셀룰러 전화, 및 GPS 네비게이션 시스템을 위한 소형 안테나를 포함한다.
안테나 형상과 설계는, 예를 들어 백미러와 같은 차량 부품내에 통합될 수 있도록 안테나의 실질적 크기 감소를 허용하는 결합된 소형화 기술들에 기초한다.
최근까지, 자동차에 포함된 원격통신 서비스들은 주로 아날로그 라디오 수신(AM/FM 대역)과 같은 몇개의 서비스들로 제한되었다. 이러한 시스템들을 위한 대부분의 솔루션들은 자동차 지붕에 장착된 전형적인 휩 안테나(whip antenna)이다. 자동차 부문에서의 현재의 경향은, 안테나 구조를 차량 구조에 임베딩함으로써 이와 같은 휩 안테나들이 미치는 심미적 충격 및 공기역학적 충격을 감소시키는 것이다. 또한, 몇개의 통신 서비스들을 하나의 안테나에 통합하는 것은, 제조 비용을 절감하거나, 차량 파괴 행위에 따른 손상을 파손을 줄이고, 세차에 있어서도 매력적이다.
안테나 통합은 정보 사회로 향하는 깊은 문화적 변화로 인해 더욱 더 필요해지고 있다. 인터넷은, 전세계의 사람들이 정보를 기대하고 요구하고 수신하는 정보화 시대를 초래했다. 차량 운전자는, 전자 메일과 전화를 받고, 방향, 스케쥴, 및 월드 와이드 웹(WWW) 상의 액세스가능한 기타 정보를 얻어면서도 안전하게 운전할 수 있게 되었다. 텔레매틱 장치들은, 당국에게 사고를 자동으로 통보하고, 구조원들을 사고 차량으로 안내하거나, 도난 차량을 추적하거나, 운전자에게 네비게이션 보조를 제공하거나, 긴급 출동 서비스를 호출하거나, 원격 엔진 진단을 제공하는데 사용될 수 있다.
고수준 텔레콤 장비와 서비스들의 차량내 탑재는 매우 최근의 일이고, 최상급의 고급 차량들로 제한되었었다. 그러나, 장비와 서비스 비용 모두에서의 빠른 절감으로 인해, 중간-가격대의 차량들에도 텔레매틱 제품을 탑재시킬 수 있게 되었다. 광범위한 이러한 새로운 시스템들의 도입은 자동차 차체 상에서의 안테나 증가를 유발하여, 안테나용의 통합된 솔루션이 사용되지 않는 경우, 심미적이고 공기역학적인 최근의 경향에 거슬리게 된다.
특허 PCT/EP00/0411호에는 공간 채움 곡선(space-filling curve)이라 불리는 한 세트의 곡선에 기초한 새로운 작은 안테나 군을 공개하고 있다. 안테나는, 동작 주파수에 비해 작은 공간 내에 끼워질 수 있을 때에 작은 안테나(소형 안테나)라 불린다. 작은 안테나는, 대개 외부 정합/부하 회로나 구조물로 보상해야 하 는 큰 입력 리액턴스(용량성 또는 유도성)를 특징으로 한다. 작은 안테나의 다른 특징은, 복사 저항이 작고, 대역폭이 작으며, 효율이 낮다는 것이다. 따라서, 공진 안테나를 그 공진 파장에 비해 작은 공간 내에 패킹하는 것은 상당히 도전적인 일이다. 작은 안테나의 설계와 구성을 위해 도입된 공간 채움 곡선들은 종래 기술에 설명된 다른 고전적인 안테나들(예를 들어, 모노폴, 다이폴, 및 원형이나 직사각형의 루프)의 성능을 개선시킨다.
미러 내부에 안테나를 통합시키는 것이 제안되었다. 특허 US4123756호에는 도전성 시트를 미러 내부 안테나로서 이용하는 것이 처음으로 제안되어 있다. 특허 US5504478호에는 미러의 금속으로 된 측을 무선 차량 애퍼쳐용 안테나로서 이용하는 것이 제안되어 있다. 무선 차량 애퍼쳐, 차량 수리고 오프너, 또는 차량 경보를 차량의 미러 내부에 포함시키는 등의 다른 구성들이 제안되었다(미국 특허 US5798688). 명백하게, 이들 솔루션들은 대개 매우 좁은 대역폭의 안테나를 요구하는 한정된 시스템들에 대한 특정한 솔루션들을 제안하고 있으며, 기본 서비스 안테나들의 완전 통합을 제공하지는 않는다.
AM/FM 안테나를 뒷쪽 방풍유리의 열 그리드(thermal grid)에 통합하는 다른 솔루션들이 제안되었다(특허 WO95/11530). 그러나, 이러한 구성은, 라디오 신호들과 DC 소스를 구분하기 위한 RF 증폭기들과 필터들을 포함한 값비싼 전자적 적합화망을 요구하며, 낮은 안테나 효율로 인해 전화 신호와 같은 전송에 적합하지 않다.
본 발명에 의해 도입된 실질적인 혁신들 중 하나는, 예를 들어, 라디오-방송, GPS 및 셀룰러망으로의 무선 액세스와 같은, 차량에 필요한 모든 기본 서비스 들을 통합하기 위해 백미러를 사용한다는 점이다. 종래 기술에 대비한 본 발명의 주요 잇점은, 어떠한 심미적 충격이나 공기역학적 충격없이 완전 안테나 통합을 제공하고, 사고나 고의적 파손 행위로부터 전적인 보호를 제공하며, 상당한 비용 감소를 제공한다는 점이다.
이동 전화 핸드셋에서 PIFA(Planar Inverted F Antennas)라는 구성의 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna)의 이용이 알려져 있다(1997년 10월 마이크로파 이론 및 기술에 관한 IEEE Transactions에서 출판된, K.Virga 및 Rahmat-Samii에 의한 논문 "Low-Profiles Enhanced-Bandwidth PIFA Antennas for Wireless Communications Packaging"을 참고). 마이크로스트립 PIFA 안테나를 이용하는 이유는, 이들의 낮은 프로파일과 낮은 제조 비용, 및 핸드셋 구조 내에 통합되기 쉽다는 점 때문이다. 그러나, 이 안테나 구성은 차량용으로 제안된 것이 아니다. 멀티서비스 안테나 시스템을 내부 백미러의 안쪽에 통합하기 위해 본 발명이 청구하는 몇개의 안테나 구성은 PIFA 안테나를 이용한다.
본 발명에서 이용되는 소형화 기술들 중 하나는, 앞서 언급한 공간-채움 곡선들에 기초하고 있다. 본 발명에서 제안되는 안테나 구성의 특정한 경우에서, 안테나 형상은 멀티-레벨 구조로서도 설명될 수 있다. 멀티-레벨 기술들은 마이크로스트립 안테나의 물리적 크기를 줄이기 위해 이미 제안되어 왔다(PCT/ES/00296).
차량용의 한 안테나 시스템은 차량의 물리적 부품과 통합되는 라디오 안테나를 포함한다. 이 라디오 안테나는 복사 아암(radiating arm)을 가지며, 이 복사 아암의 적어도 일부는 공간-채움 곡선을 정의한다. 또한, 이 라디오 안테나는 라디오 안테나를 차량 내의 라디오 수신기에 결합하기 위한 급전점(feeding point)을 가진다.
한 실시예에서, 자동차용의 안테나 시스템은 자동차의 물리적 부품 내에 통합되는 복수의 안테나 구조물을 포함한다. 복수의 안테나 구조물은 라디오 안테나와, 셀룰러 전화 안테나 및 위성-신호 안테나중 적어도 하나를 포함한다. 라디오 안테나는 복사 아암을 가지며, 복사 아암의 적어도 일부는 공간-채움 곡선을 정의한다. 또한, 라디오 안테나는 라디오 안테나를 차량 내의 라디오 수신기에 결합하기 위한 급전점도 역시 가진다.
추가적인 실시예에서, 안테나 시스템 내의 라디오 안테나는 그리드 차원 곡선(grid dimension curve)을 정의하는 복사 아암을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은, 이하의 부분들과 특징들을 포함하는 차량용의 통합된 멀티서비스 안테나 시스템을 기술한다.
a) 상기 안테나 시스템의 적어도 제1 안테나는 도전성 스트립이나 와이어를 포함하고, 상기 도전성 스트립 또는 와이어는 공간-채움 곡선에 의해 성형되며, 상기 공간-채움 곡선은 적어도 2백개의 접속된 세그먼트들에 의해 구성되고, 상기 세그먼트들은 각각의 인접한 세그먼트와 실질적으로 직각을 형성하며, 상기 세그먼트는 자유 공간에서의 동작 파장의 1/100보다 작고, 상기 제1 안테나는 AM 및 FM 또는 DAB 라디오 방송 신호 수신을 위해 사용된다.
b) 선택사항으로서 안테나 시스템은 GSM 900(870-960 MHz), GSM 1800(1710-1880 MHz), UMTS(1900-2170 MHz, CDMA 800, AMSP, CDMA 2000, KPCS, PCS, PDC-800, PDC 1.5, BluetoothTM, 및 기타)
c) 안테나 시스템은 GPS 수신(1575 MHz)용 소형 안테나를 포함할 수 있다.
d) 안테나 세트는 플라스틱이나 유전체 커버 내에 통합된다. 상기 커버는 차량의 투명 방풍유리의 내부 표면 상에 고정된다.
e) 이 플라스틱 커버의 윗쪽 가장자리들은 상기 방풍유리 프레임의 윗쪽, 옆쪽, 또는 아래쪽과 정렬되며, 도전성 터미널 케이블은, 시스템 내부의 안테나의 접지 도전체를 접지시키기 위해 차량의 금속 구조에 전기적으로 접속된다.
본 발명에서, 멀티서비스 안테나 시스템을 에워싸는(enclose) 플라스틱 커버를 위한 양호한 실시예들 중 하나는, 백미러 지지대 및/또는 백미러 그 자체를 포함한 내부 백미러의 하우징(housing)이다. 이것은, 최적화된 안테나 동작을 보장한다. 즉, 양호한 임피던스 정합, (라디오 또는 셀룰러 전화와 같은) 지상 통신 시스템을 담당하기 위해 수평면에서의 실질적 전방향 복사 패턴, 및 GPS와 같은 위성 통신 시스템을 위한 고도에서의 광범위한 담당영역과 같은, 최적화된 안테나 동작을 보장한다.
본 발명에 도입된 안테나의 중요한 크기 감소는, 공간-채움 곡선 또는 그리드-차원 곡선과 같은 공간-채움 형상(geometry)을 이용함으로써 얻어진다. 공간-채움 곡선은, 물리적 길이의 관점에서는 크지만 곡선을 포함할 수 있는 면적의 관점에서는 작은 곡선으로서 기술될 수 있다. 보다 정확하게는, 일반적인 공간-채움 곡선에 대해 본 명세서에서는 다음과 같은 정의가 취해질 것이다. 적어도 10개의 세그먼트로 구성되며, 각 세그먼트는 각각의 인접한 세그먼트와 소정의 각도를 형성한다. 이와 같은 공간-채움 곡선의 특정한 설계에 관계없이, 그 시작점과 끝점을 제외하고는 어떤 위치에서도 스스로 교차할 수 없다(즉, 전체 곡선은 폐곡선 또는 폐루프를 형성하며, 곡선의 부분들 중 어떠한 것도 폐루프가 될 수 없다). 공간-채움 곡선은 평탄면 또는 곡면 위에서 적합화될 수 있고, 세그먼트들간의 각도로 인해, 곡선의 물리적 길이는 상기 공간-채움 곡선과 동일한 영역(표면)에 놓일수 있는 임의의 직선보다 항상 더 크다. 추가적으로, 본 발명에 따른 소형 안테나의 구조를 적절하게 성형하기 위해, 공간-채움 곡선들의 세그먼트들은 자유공간에서의 동작 파장의 1/10보다 짧아야만 한다.
본 발명에서, 공간-채움 곡선을 포함한 안테나들 중 적어도 하나는 보다 엄격한 형상을 특징으로 한다: 상기 곡선은 적어도 2백개의 세그먼트들로 구성되고, 상기 세그먼트들은 각각의 인접한 세그먼트와 직각을 이루며, 상기 세그먼트들은 자유공간에서의 동작 중심 파장의 1/100보다 작다. 한 가능한 안테나 구성은 상기 공간-채움 안테나를 모노폴(monopole)로서 사용하는 것이다. 여기서, 상기 모노폴의 도전성 아암은 실질적으로 공간-채움 곡선으로서 설명된다. 그 다음, 안테나는 동축 케이블과 같은 2개 도체 구조물로 급전된다. 여기서, 한 도체는 다중레벨 구조물의 아래쪽 팁에 접속되고, 다른 도체는 접지 카운터포이즈(ground counterpoise)로서 역할하는 차량의 금속 구조물에 접속된다. 물론, 공간-채움 곡선을 주요 특징으로 하는, 예를 들어, 다이폴 또는 루프 구성과 같은 다른 안테나 구성도 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 안테나는, 당업자에게 명백한 바와 같이, 최종 안테나 크기에 따라 아날로그(AM/FM) 또는 디지털 방송 라디오 수신에 적합하다. 상기 안테나는, 종래의 외부 1/4 파장 휩 안테나의 전형적인 크기의 20% 이하의 상당한 크기 감소를 특징으로 한다. 이러한 특징은, 예를 들어 저비용의 유전체 기판에 인쇄될 수 있는 안테나의 작은 프로파일과 함께, 안테나 구조물이 백미러 내부와 같은 차량 부품 내에 간단하고 컴팩트하게 통합될 수 있도록 해준다. 상기 공간-채움 곡선의 형상을 적절하게 선택함으로써, 안테나는 셀룰러 전화 대역에서 적어도 소정의 송수신 애플리케이션에 이용될 수 있다.
라디오 방송 서비스를 담당하는 안테나 부품의 크기 축소 외에도, 안테나 시스템을 작은 패키지나 차량 부품 내에 통합하는 또 다른 중요한 면은 무선 셀룰러 서비스들을 담당하는 복사 부품(radiating element)들의 크기를 감소시킨다는 것이다. 이것은, 예를 들어, 서로 연결되어 공기, 유전체, 자기 물질, 또는 자기-유전 물질에 의해 분리된 2개의 도전성 시트로 이루어진 PIFA 구성을 이용하여 달성될 수 있다. 평행한 도전체가 한 코너 부근의 도전성 스트립을 통해 접속되고, 양쪽 시트에 직교 장착된다. 안테나는, 외측 도전체가 제1 시트에 접속된 동축 케이블을 통해 급전된다. 제2 시트는 동축 케이블의 내측 도전체에 직접 접촉하거나 용량적으로(capacitively) 결합된다. 비록 핸드셋 및 라디오 터미널용으로 PIFA의 사용이 알려져 있긴 하지만, 본 발명에서는, 상기 구성이 라디오 서비스를 차량에 통합하는데 유익하게 이용된다. 주요한 잇점은, 작은 크기, 낮은 프로파일, 및 특징적 복사 패턴으로 인해, PIFA 안테나가 내부 백미러의 하우징이나 마운팅 내에 양호한 구성으로 완전히 통합될 수 있어, 무선 네트워크에 대한 최적의 담당 범위와, 차량 심미적인 면에서의 충격을 최소화하고, 미러 표면의 보호로 인해, 차량 운전자의 머리와 신체에 대한 복사가 감소된다는 점이다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 안테나의 적어도 한 시트의 적어도 한 가장자리를 공간-채움 곡선으로 성형함으로써, 멀티서비스 안테나 시스템 내에서의 PIFA 안테나의 추가의 감소가 선택적으로 얻어진다. PIFA 안테나의 공진 주파수는 그 주변 경계선에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 상기 PIFA 안테나의 경계선의 적어도 일부를 공간-채움 곡선으로 성형함으로써 공진 주파수가 감소되어, 양호한 실시예에서의 무선 셀룰러 서비스용의 안테나들이 또한 감소된다. 이러한 결합된 PIFA-공간-채움 구성을 이용하여 달성될 수 있는 크기 감소는, 동일한 재료를 사용한 종래의 평면 마이크로스트립 안테나와 비교해 볼 때, 40% 이상이다. 크기 감소는 자동차 산업에 관련된 비용 및 중량 감소와 직접 관련된다.
GPS와 같은 위성 시스템의 담당범위는, 차량의 윈도우 유리에 부착된 안테나 시스템의 하우징 표면에 가깝게 소형 안테나를 배치함으로써 얻어진다. 본 발명에서, 공간-채움 기술 또는 멀티-레벨 안테나 기술은 상기 위성 안테나의 크기, 비용, 및 중량을 감소시키는데 유익하게 이용된다. 양호한 실시예에서, 높은 유전율의 기판을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나가 상기 안테나용으로 사용되어, 패치의 적어도 일부는 공간-채움 곡선이나 멀티레벨 구조로서 성형된다.
본 발명의 중요한 잇점은, 공간-채움 기술을 사용하여 전체 안테나 시스템 상에서 얻어지는 크기 감소이다. 이러한 크기 감소는 오늘날 및 미래의 차량에서 요구되는 현행 애플리케이션용의 안테나가 백미러 내부에 완전히 통합될 수 있도록 해준다. 이러한 통합은 자동차 시장에서 라디오 또는 셀룰러 송수신에 사용되는 종래의 모노폴을 심미적 충격 및 시각적 충격없이 개선시킨다.
본 발명의 또 다른 중요한 잇점은 안테나의 재료에서뿐만 아니라 차량의 제조 및 조립에서도 있다. 본 발명의 안테나 시스템에 의한 몇개의 종래의 휩 모노폴들의 대체로 인해, 차체에 구멍을 뚫는 등의 생산 라인에서의 마운팅 공정이 제거될 수 있고, 고압에 노출되는 종래의 휩 안테나의 견고한 방수 고정을 위한 추가적인 기계적 부품이 필요없게 된다. 안테나 시스템을 차량 내부의 백미러 안쪽에 배치하는 것은 최종 어셈블리 라인에서 추가의 공정을 요구하지 않는다. 또한, 종래의 무거운 기계적 고정을 회피함으로서 중량 감소가 얻어진다.
현행의 자동차 산업에 따르면, 몇개의 차량 모델 또는 몇개의 차량군에서 동일한 백미러가 사용되고 있다. 따라서, 본 발명의 추가적인 잇점은, 이와 같은 모델들 및 군에 대해 통합된 안테나 시스템이 표준화된다는 것이다. 차량의 유형에 관계없이, 즉, 표준의 자동차, 모노볼륨형, 쿠페형, 또는 심지어 지붕없는 쿠페형 자동차에도 동일한 부품이 사용될 수 있다.
도 1은 백미러 내부의 안테나 시스템의 양호한 실시예의 도면이다. 백미러는 전면 방풍유리에 고정되는 베이스 지지대(1)와, AM/FM 수신용의 공간-채움 안테나(5), GSM 900(870-960 MHz), GSM 1800(1710-1880 MHz), 및 UMTS(1900-2170 MHz) 신호들을 송수신하는 무선 셀룰러 시스템 전화용의 한세트의 소형 안테나(6)와, GPS 안테나(7)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 양호한 실시예를 도시한다. 전면 방풍유리에 고정되는 백미러 베이스 지지대(1)는 AM/FM 수신용의 공간-채움 안테나(5)와, GSM 900(870-960 MHz), GSM 1800(1710-1880 MHz), 및 UMTS(1900-2170 MHz) 신호들을 송수신하는 무선 셀룰러 시스템 전화용의 한세트의 소형 안테나(6)와, GPS 안테나(7)를 포함한다.
도 3은 AM/FM 대역의 수신을 위한 공간-채움 구조의 안테나를 도시한다. 이 안테나는 모노폴로서 급전되고, 백미러 지지대 내부에 배치된다. 안테나는 파장 감소에 비례적으로 크기조절함으로써 DAB 시스템용으로 용이하게 적합화될 수 있다.
도 4는 GSM 900(870-960 MHz), GSM 1800(1710-1880 MHz) 및 UMTS(1900-2170 MHz) 전송을 위한 셀룰러 전화 시스템용의 예시적인 한 세트의 소형 안테나(6)를 도시한다. 이 구성에서, 안테나들은 2개의 평면 시트로 구성되고, 제1 시트(10)는 동작 파장의 1/4보다 짧고, 제2 시트(8)의 접지 카운터포이즈가 된다. 이 경우, 별도의 도전성 시트(10)가 모바일 시스템용으로 사용되는 반면, 카운터포이즈는 3개의 안테나들 각각에 공통이다. 도전성 시트(10) 및 카운터포이즈 양자 모두는 도전성 스트립을 통해 접속된다. 각각의 도전성 시트(10)는 별도의 핀에 의해 급전된다.
도 5는 모바일 전화 안테나(6)의 최적화된 소형화를 달성하기 위한 도전성 시트(10)의 공간-채움 경계선의 한 예를 제공한다.
도 6은 모바일 전화 안테나(6)의 최적화된 소형화를 달성하기 위한 도전성 시트(10)의 공간-채움 경계선의 또 다른 예를 제공한다.
도 7은 공간-채움 또는 멀티레벨 안테나 기술을 사용한 위성 GPS 패치 안테나의 소형화의 한 예를 도시한다. GPS 안테나는 고 유전율의 유전 물질에 의해 이격된 2개의 평행한 도전성 시트에 의해 형성되어, 원편광(circular polarization)을 갖는 마이크로스트립을 형성한다. 원편광은 2개-피더 방법에 의해 또는 패치의 경계선 교란에 의해 얻어진다. 고급 도전성 시트(11)의 경계선은 그 경계선을 공간-채움 곡선으로 한정함으로써 증진된다.
도 8은 고급 도전성 시트(11)의 경계선이 공간-채움 곡선인 경우의 GPS 패치 안테나의 소형화의 한 예를 도시한다.
도 9는 고급 도전성 시트(11)의 경계선이 공간-채움 곡선인 경우의 GPS 패치 안테나의 소형화의 또 다른 예를 도시한다.
도 10은 고급 도전성 시트(11)의 내부 갭의 경계선이 공간-채움 곡선인 경우의 GPS 패치 안테나의 소형화의 또 다른 예를 도시한다.
도 11은 또 다른 양호한 실시예를 제공한다. 여기서, 적어도 2개의 공간-채움 안테나들은 동일한 표면에 의해 지지된다. 하나의 공간-채움 안테나는 양호하게는 AM 및 FM 또는 DAB 대역내의 라디오 방송 신호들을 수신하기 위한 것이고, 나머지 하나의 공간-채움 안테나는 GSM 대역과 같은 셀룰러 전화 대역에서의 송수신을 위한 것이다. 모든 공간-채움 안테나들은 동축 케이블과 같은 2도체 전송라인의 와이어들 중 하나에 한 끝이 접속되고, 전송 라인의 다른쪽 도전체는 금속성의 자동차 구조물에 접속된다.
도 12는 GPS 안테나(7)를 위한 다른 위치를 도시한다. 이 안테나는 외부 백미러의 외부 하우징(16) 내부에 수평 위치로 배치되어 있다.
도 13은 AM/FM 수신용의 SZ 곡선에 기초하여 공간-채움 안테나의 또 다른 예를 도시한다. 안테나는 모노폴로서 급전되고 백미러 지지대 내부에 배치된다.
도 14는 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조를 도시한다.
도 15는 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 대안적인 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조를 도시한다.
도 16은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 또 다른 대안적인 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조를 도시한다.
도 17은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 공간-채움 슬롯 안테나를 도시한다.
도 18은 리액티브성 부하(z)를 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조를 도시한다.
도 19는 상부-탑재 요소를 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조를 도시한다.
도 20은 2개의 수직으로 적층된 복사 아암을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(80)의 3차원 도면이다.
도 21은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 또 다른 예의 직렬접속 된 공간-채움 안테나 구조를 도시한다
도 22는 병렬 급전형 수직 적층된 복사 아암을 복수개 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조의 3차원 도면을 도시한다.
도 23은 2개의 병렬 급전형 복사 아암을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조의 3차원 도면을 도시한다.
도 25는 액티브 복사 아암과 기생 복사 아암을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조의 3차원 도면을 도시한다.
도 26-29는 그리드-차원 곡선이라 불리는 예시적인 2차원 안테나 형상을 도시한다.
도 30 및 도 31은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 2개의 추가 안테나 구조를 도시한다.
본 발명은 공간-채움 곡선을 특징으로 하는 적어도 하나의 소형 안테나를 포함하는 차량용의 통합된 멀티서비스 안테나 시스템을 도시한다. 또 다른 실시예에서, 소형 안테나는 도 26-29를 참조하여 이하에서 기술되는 바와 같이, 그리드 차원 곡선을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예들 중 하나를 도시한다. 안테나 시스템은, 내부 백미러 베이스 지지대(1)의 내부, 및 백미러 하우징(2)의 내부에 통합된다. 시스템은 미러(3) 및 미러-프레임(4)에 의해 에워싸여진다. 이 구성에서, 미러 베이스 지지대(1)는 수직 확장을 따르는 것으로 도시되어 있다. 이와 같은 특정한 미러 어셈블리는 본 발명의 이해를 위해 도시된 것이며, 본 발명의 본질적인 부분을 구성하는 것은 아니다. 당업자라면 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어나지 않고 다른 베이스 지지대 형상도 사용될 수 있다.
안테나 시스템은 AM 및 FM 또는 DAB 대역의 라디오 방송 신호 수신에 적합한 공간-채움 안테나(5)와, GSM 900, GSM 1800 및 UMTS 대역의 셀룰러 전화 신호의 송수신에 적합한 한 세트의 소형 안테나(6)와, GPS 신호 수신에 적합한 소형 패치 안테나(7)를 포함한다. 의도하고자 하는 안테나 시장(예를 들어, 미국, 일본, 유럽, 한국, 중국 등)에 따라, 동일한 안테나 구현이 CDMA, WCDMA, AMPS, KPCS, 3G/UMTS와 같은 다른 셀룰러 서비스들에 적합하게 조절될 것이다. 공간-채움 안테나(5)는 공간-채움 곡선을 정의하는 도전성 스트립(9)을 특징으로 한다. 이 공간-채움 곡선은 적어도 2백개의 세그먼트들로 구성되고, 각 세그먼트는 각각의 인접한 세그먼트와 직각을 이루며, 각 세그먼트는 자유공간에서의 동작 중심 파장의 1/100보다 작다. 도전성 스트립(9)은, 플렉시블 또는 투명 보드를 포함한 임의의 종류의 저손실 유전 물질에 의해 지지될 수 있다.
이 실시예에서, 도전성 스트립의 한 아암은 2개-도전체 전송 라인의 제1 도전체에 의해 접속되고, 제2 도전체는 금속 카운터포이즈로서 역할하는 차량의 금속 구조에 접속된다. 비록 안테나의 공간-채움 형상과 라디오 방송 수신에서의 그 이용이 본 발명의 핵심의 일부이지만, 공간-채움 곡선의 길이는 VHF 대역에서 최적의 정합 임피던스를 얻기 위해 종래의 기술을 사용하여 크기조절될 수 있다는 사실은 당업자에게 명백할 것이다. 선택된 크기에 따라, 상기 안테나는 FM/AM 또는 DAB/AM 수신에 적절하게 만들어질 수 있다.
외부 1/4 파장 모노폴의 전형적인 길이와 비교해 볼때, 상기 공간-채움 안테나의 크기는 적어도 팩터 5만큼 감소된다. 즉, 최종 크기는 종래 안테나의 20%보다 작다. 모노폴로서 급전될 때, 이 안테나는 종래의 엘리멘탈 모노폴, 즉, 안테나에 수직한 방향의 전방향 모노폴과 유사한 복사 패턴을 따른다. 미러 베이스 지지대(1) 내부의 위치는 넓은 개방 영역을 제공하며, 모든 방향으로부터의 올바른 수신을 보장한다. 다른 수신 시스템에서와 같이, 신호 품질은 공간 다이버시티(동일한 신호를 수신하기 위해 몇개의 유사한 안테나들을 사용함) 또는 편광 다이버시티에 기초한 다이버시티(동일한 안테나 구조 내에서 직교 전류 모드를 여기시킴) 기술을 사용하여 개선될 수 있다.
공간-채움 안테나(5)와 함께, 멀티서비스 안테나 시스템의 양호한 실시예의 예는, GSM 900, GSM 1800, UMTS, 및 다른 셀룰러 대역들과 같은 셀룰러 전화 신호들의 송수신을 위해 소형 셀룰러 전화 안테나를 포함한다. 안테나(6)는 제1 평면 도전성 시트(10)을 특징으로 하며, 상기 시트는 동작 파장의 1/4보다 작고, 제2 평행 도전성 시트(8)는 접지 카운터포이즈로서 역할한다. 본 실시예에서, 안테나는 동일한 접지 카운터포이즈(8)를 공유하며, 접지 카운터포이즈는 미러(3)에 나란하게 또는 인접하게 배치된다. 도전성 시트(10) 및 접지 카운터포이즈(8)는 도전성 스트립을 통해 접속된다. 도전성 시트(10)는 직접 오옴 접촉에 의해 또는 용량성 결합에 의해 결합된 수직 도전성 핀에 의해 급전된다. 안테나 편광은 주로 수직이어서, 차량 내부의 신호의 양호한 침투를 허용한다.
선택사항으로서 안테나들은 다이플렉서나 트리플렉서에 의해 결합된다. 여기서, 상기 다이플렉서나 트리플렉서의 입력에는 하나의 전송 라인이 접속되어 있다. 상기 다이플렉서 또는 트리플렉서는 집중화 소자(concentrated element)나 스텁(stub)을 사용하여 구현될 수 있으나, 어떤 경우든 동일한 카운터포이즈에 의해 지지된다. 게다가, 일렉트로크로믹 시스템(electrochromic system)이나 감우기(rain detector)와 같은 추가의 전자 회로들이 동일한 회로 보드에 포함될 수 있다. 안테나(6)의 복사 패턴은 종래의 패치 안테나의 복사 패턴과 유사하여, 수평면으로의 전방향 패턴을 보장한다. 그러나, 미러(3)에 병치되어 있는 접지 카운터포이즈(8) 및 제1 방풍유리에 관한 안테나(6)의 위치는 차량 내부에서 복사되는 전력, 특히 운전자의 머리 방향으로의 전력을 제한하여, 다른 전자 장치들로부터의 간섭과 함께 인체에 미치는 잠재적 작용이나 생리학적 영향을 감소시킨다.
안테나 시스템은 GPS 안테나(7)와 같은 위성 안테나에 의해 완성된다. 상기 GPS 안테나(7)는 2개의 평행한 (고 유전율의 유전체에 의해 이격된) 도전성 시트로 구성되며, 원편광을 갖는 마이크로스트립 안테나를 형성한다. 원편광은, 2개-피더 방법에 의해 또는 안테나의 고급 도전성 시트(11)의 경계선 교란에 의해 얻어질 수 있다. GPS 안테나(7)은 또한 저잡음 고이득 전치증폭기(12)를 포함한다. 이 증폭기는, 예를 들어 Agilent 또는 Mini-Circuits(예를 들어 HP58509A 또는 HP58509F 시리즈)에서 제안된 것과 같은 칩 상에 포함된다. 이 칩은 마이크로스트립 GPS 안테나와 함께 나란히 마이크로스트립 회로상에 장착되어, 안테나 및 회로 양자 모두가 동일한 도전성 접지면을 공유한다. GPS 시스템과 라디오 또는 셀룰러 전화간의 주요 차이점은, GPS 안테나는 수직 방향으로 넓은 개방 복사 패턴을 요구한다는 점이다. 이 안테나에 대한 적당한 위치는, 실질적으로 수평 위치의 미러 베이스 지지대(1) 내부에 있다. 비록 안테나 위치가 수평에 관해 약간 경사를 이루지만, 이와 같은 마이크로스트립 안테나의 복사 패턴은, 광범위한 위치에 걸쳐 복수의 위성 신호들로부터의 양호한 수신을 보장하기에 충분히 전방향성이다.
당업자에게는 명백한 바와 같이, 본 발명의 신규성은, 부분적으로, 매우 작고, 저비용의, 평탄한, 라디오 수신용 공간-채움 안테나를 선택하고, 상기 공간-채움 안테나를 무선 셀룰러 서비스 및 위성 서비스용의 다른 소형 안테나와 결합시키고, 이들 모두를 유리 윈도우에 부착된 작은 플라스틱 하우징 또는 유전체 하우징 내부에 패키징하는데 기초하고 있다. 이러한 특정 실시예에서, 전체 백미러 시스템에 대한 하우징으로서 내부 백미러가 유익하게 선택될 수 있는데, 이는 차량 내에서 그 특권적 위치(차량의 제어판에 가까운 위치, 신호의 송수신을 위한 넓게 개방된 시야)와, 차량 설계에 미치는 시각적 충격이 적다는 점 때문이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 본질적인 신규성을 해치지 않고, 동일한 기본 안테나 시스템이 뒷쪽 브레이크-라이트와 같은 다른 차량 부품 내에 통합될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는 또 다른 유사한 구성이 도 2에 도시되어 있다. 이 구성은 예를 들어, 메인 라디오 방송 공간-채움 안테나(9) 주변의 미러 구조(1)의 지지대 내부에 무선 셀룰러 안테나(6)를 배치하는 단계; 2개의 무선 셀룰러 서비스를 표준 이중-대역 안테나 내에 통합하고 이를 미러 하우징(2) 또 는 미러 지지대(1) 내부에 배치하는 단계; 하나 이상의 서비스가 특정한 차량 모델이나 차량 군에 대해 필요하지 않은 경우 안테나 시스템을 위한 안테나 부품들 중 적어도 하나를 제거하는 단계; 또는 다른 주파수나 (예를 들어, Iridium, GlobalStar 또는 기타의 위성 전화 또는 무선 데이터 서비스와 같은) GPS를 사용하는 위성 애플리케이션들을 위해 원형 편광 위성 안테나(7)를 종래의 스케일링 기술을 사용하여 재설계하는 단계를 포함할 수 있다.
도 3은 AM/FM 신호 수신을 위해 사용되는 공간-채움 안테나(5)의 양호한 실시예를 도시한다. 이 경우, 도전성 스트립(9)은 본 발명에서의 정의에 따른 공간-채움 곡선을 정의한다. 도전성 스트립(9)은, 예를 들어, 표준 기술을 사용하여, 유리 섬유 또는 폴리에스테르와 같은 저비용의, 안테나 지지대 역할을 하는 얇은 유전 물질 상에서 프린팅될 수 있다. 양호한 실시예에서, 이 구성은 동축 케이블과 같은 2개의 도전체 구조로 급전받는데, 여기서 도전체들(13) 중 하나는 공간-채움 안테나의 도전성 스트립(13)에 접속되고, 다른 도전체(14)는 접지 카운터포이즈로서 역할하는 차량(15)의 금속 구조에 접속된다. 도전성 스트립(9)의 다른 측은 어떠한 접속도 없거나, 또는 동일한 본질적 공간-채움 구조를 유지한채 임피던스 정합 특징을 수정하기 위해, 특정한 부하나 동일한 차량 구조물(15)에 접속될 수 있다. 이 안테나는 동작 파장에 비해 짧기 때문에, 복사 패턴은 안테나 배향에 수직한 면, 이 경우에서는 수평면으로 최대의 복사를 따른다. 이것은 지상 라디오 방송 신호 수신에 최적의 담당범위를 제공한다.
도 4는 GSM 900, GSM 1800, UMTS 및 기타의 등가 시스템들과 같은 셀룰러 신 호용 소형 안테나 세트가 공통의 도전성 접지 카운터포이즈(8)에 분포되어 있는 경우의 또 다른 양호한 실시예를 도시한다. 도전성 시트(10)의 크기와 형상은, 희망하는 대역 내에서 양호한 임피던스 정합을 보장하기 위해 표준의 공지된 기술들을 이용하여 설계된다. 각각의 도전성 시트(10)는 동작 주파수의 1/4 파장보다 작은 크기를 나타낸다. 이러한 주목할만한 크기 감소는 도전성 시트(10)와 접지 카운터포이즈(8) 사이의 도전성 스트립의 존재 때문이다. 이러한 구성은 도전성 시트(10)로의 직접적 오옴 접촉이나 용량성 결합에 의해 결합된 수직 도전성 핀을 통해 급전된다. 이와 같은 안테나의 복사 패턴은, 도전성 시트(10)에 수직한 방향으로의, 이 경우에서는 수평면으로의 넓게 개방된 로브(wide open lobe)를 나타내는 종래의 패치 안테나의 복사 패턴과 유사하다. 또한, 접지면(8)의 감소된 크기로 인해, 복사는 반대 방향으로 발생하고, 전방향 패턴을 보장한다. 안테나의 상대적 위치는 중요하지 않으며 본 발명의 본질에 영향을 미치지 않고 변경가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
상기 도전성 시트(10)의 경계선의 적어도 일부를 공간-채움 곡선으로 성형함으로써 얻어질 수 있는 선행예들에 대한 개선 사항이 도 5에 도시되어 있다. 이와 같은 구성의 공진 주파수는 경계선의 총 길이에 의존하므로, 공간-채움 경계선을 사용한 경계선 길이의 개선은 도전성 시트(10)의 전체 크기를 감소시킨다. 본 발명의 범위와 정신 내에서 경계선의 길이를 증가시키기 위해 도 5에 도시된 것 외의 다른 공간-채움 곡선이 사용될 수 있다. 공간-채움 경계선을 이용하는 중요한 잇점은, (복사 패턴이나 안테나 이득과 같은) 나머지 안테나 파라미터들을 실제로 동 일하게 유지하면서도 공진 주파수가 변경된다는 것이다. 이것은, 이전 실시예에 비해 (비용 및 중량 감소와 더불어) 크기 감소를 허용한다.
상기 언급한 바와 같이, 도 6에 도시된 바와 같은 다른 공간-채움 곡선들이 본 발명의 정신 내에서 사용될 수 있다.
도 7 내지 도 10에는 위성 안테나(7)의 다른 소형화에 대한 몇가지 양호한 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 마이크로스트립 안테나를 특징짓는 패치의 경계선은 유익하게도 공간-채움 곡선에 의해 성형된다.
도 7은 20개 세그먼트들로 구성된 공간-채움 경계선을 특징으로 하는 GPS 안테나를 위한 양호한 실시예를 도시한다. 이 형상은 5개의 결합된 사각형으로 형성된 멀티레벨 구조로 볼 수도 있다. 패치를 성형하는 도전성 시트(11)를 제외하고, 안테나 설계는 종래의 패치 직사각형 안테나와 유사하다. 원형 편광은, 직사각형 전도성 시트(11)와 동일한 종래의 기술을 이용하여, 2개-피더 방법에 의해 또는 안테나의 고급 도전성 시트(11)의 경계 교란에 의해 얻어질 수 있다. 또한 안테나는 저잡음 고이득 전치증폭기(12)를 포함하며, 이 전치증폭기는 마이크로스트립 GPS 안테나와 나란히 마이크로스트립 회로상에 장착되어, 안테나와 상기 회로가 동일한 도전성 접지면을 공유하도록 되어 있다. 안테나는 실질적으로 수평 위치로 미러 베이스 지지대(1)에 배치되어, 다중 위성 링크에 대해 거의 반구적(hemispherical) 범위의 넓은 담당범위를 보장한다.
또 다른 양호한 실시예가 도 8에 도시되어 있다. 이 경우, 선행의 실시예에 적용된 것과 유사한 공간-채움 방법이 4개 사각형들 각각의 코너에서 적용된다. 이 와 같은 안테나 크기 감소는 59%를 넘어서며, 마이크로스트립 안테나 구성을 지지하는 고유전율의 유전 물질의 영역 감소로 인해 안테나 비용을 절감시킨다. 이와 같은 안테나의 복사 패턴은 종래의 마이크로스트립 안테나와 동일한 형상으로 유지되어, 윗쪽 반의 공간에서의 거의 반구적 담당범위를 보장한다.
도 9 및 도 10에서, 위성 안테나의 도전성 시트(11)의 경계선을 성형하기 위해 다른 공간-채움 곡선들이 사용된다. 상기 언급한 것과 유사한 기술들이 본 발명의 범위 내에서 무선 셀룰러 안테나에 적용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 9에서, 외부 경계선은 또 다른 공간-채움 곡선에 의해 순응된다. 도 10에서, 도전성 시트(11)의 중심에 개구가 실현된다. 상기 개구의 길이는 도 9에 도시된 것과 유사한 패턴을 따르는 공간-채움 곡선에 의해 증가된다. 양쪽 케이스 모두, 원형 편광과 복사 패턴을 유지하면서 안테나 크기가 감소된다.
도 11에서, 또 다른 양호한 실시예가 제시된다. 안테나 시스템은 미러 지지대(1) 내부의 실질적으로 수직 위치에, 또는 상기 지지대(1)의 두께를 최소화하도록 유리 윈도우에 평행하게 배치된다. 이 양호한 실시예에서, 하나의 공간-채움 안테나는 적어도 2백개 세그먼트로 구성된 도전성 스트립(9)을 특징으로 한다. 상기 세그먼트들은 각각의 인접한 세그먼트와 실질적으로 90도를 형성하며, 자유공간에서의 동작 파장의 1/100보다 작다. 이 안테나는 AM 및 FM 또는 DAB 대역과 같은 라디오 방송 신호 수신에 적합하다. 도전성 스트립(9)은, 플렉시블 또는 투명 보드를 포함한 임의 종류의 저손실 유전 물질에 의해 지지될 수 있다. 이 시스템은, 비록 선행예에 비해 세그먼트의 갯수가 더 적더라도 역시 공간-채움 곡선을 정의하는 도전성 스트립(9)을 갖는 다른 공간-채움 안테나에 의해 완성될 수 있다. 이들 다른 공간-채움 안테나들은 GSM 900, GSM 1800, UMTS 또는 다른 등가의 셀루러 시스템을 이용한 송수신용으로 설계된다. 이 실시예에서, 2개-도전체의 입력 전송 라인의 제1 도전체는 각각의 도전성 스트립(9)에 접속되는 반면, 제2 도전체는 차량의 도전성 구조물에 접속된다. 여기서 도전성 구조물은 모노폴 구성의 금속 카운터포이즈로서 역할한다. 이들 안테나들은 파장에 비해서 매우 작기 때문에, 종래의 엘리멘탈 모노폴과 유사한 복사 패턴, 즉, 수평면 상에서 실질적으로 전방향 패턴을 따른다. 미러 베이스 지지대(1) 내부의 위치는 유익하게도 넓은 개방 시야를 제공하여, 가상적으로 임의의 방위각 방향으로부터의 정확한 수신을 보장한다. 본 발명에서 송개되는 동일한 혁신적인 공간-채움 형상들은 다중경로 전파 환경에기인한 신호 페이딩을 보상하기 위해 (편광 다이버시티의 공간과 같은) 임의의 다이버시티 기술에서 적용될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 상기 공간-채움 안테나의 작은 크기는, 예를 들어, 뒷쪽 윈도우에 장착된 뒷브레이크 라이트 하우징, 또는 광범위한 종류의 차량 모델에서 윈도우를 프레이밍하는 어두운 태양광 차단 밴드와 같은, 자동차의 다양한 부품들에 안테나를 용이하게 통합시킬 수 있도록 해준다. 이러한 구성들 중 임의의 구성도 본 발명에서 도시된 양호한 실시예들과 호환되며 동일한 본질적 혁신적인 면을 공유한다.
GPS 안테나(7)의 대안적 위치가 도 12에 제시되어 있다. 전도성 시트(11)의 경계선을 공간-채움 곡선으로 정의함으로써 달성되는 중요한 크기 감소는, 도 1에 제시된 위치에 대한 대안적 위치를 허용한다. 도 12에서, GPS 안테나(7)는 외부 백미러 하우징(16)에 실질적으로 수평 위치로 배치된다. 하우징(16)의 상부에 배치되기 때문에, 어떠한 장애물도 안테나의 수직 시야를 방해하지 않는다. 안테나 부근에 차체의 금속 부분이 존재한다는 사실은, 비록 일부 신호가 반사되더라도 GPS 신호의 양호한 수신을 방해하지는 않는다. GPS 안테나의 우측 원형 편광은 상이한 편광을 갖는 동일한 주파수에서 수신된 다른 모든 신호들을 소거한다. 특히, 반사된 위성 신호들은 강한 편광 변화를 겪게 되고, 따라서 원형 편광된 직접 인입하는 신호들을 간섭하지 않는다. 안테나와 더불어, 저잡음 증폭기는 마이크로스트립 GPS 안테나와 나란히 마이크로스트립 회로상에 장착되어, 안테나와 회로 양자 모두가 동일한 도전성 접지면을 공유한다.
도 13은 AM/FM 수신용으로 사용되는 또 다른 양호한 실시예를 도시한다. 이 경우, 도전성 스트립(9)은 본 발명에서의 정의에 따른 또 다른 공간-채움 곡선을 기술한다. 이 구성은 동축 케이블과 같은 2개-도체 구조로 급전받는다. 여기서, 도체들 중 하나(13)는 공간-채움 안테나의 도전성 스트립(13)에 접속되고, 다른 도전체(14)는 차량(15)의 금속 구조물에 접속되어 접지 카운터포이즈로서 역할한다. 도전성 스트립(9)의 다른 측은 어떠한 접속도 없거나, 또는 임피던스 정합 특징을 수정하기 위해 특정한 부하나 동일한 차량 구조물에 접속될 수 있다. 그러나, 여전히 본 발명의 핵심으로서의 본질적인 공간-채움 구조를 유지한다. 안테나는 수직에 가까운 배향을 보장하기 위해 방풍유리에 평행한 백미러 지지대(1)에 놓여진다. 이 안테나는 동작 파장에 비해 작기 때문에, 복사 패턴은 안테나 배향에 수직 한 면, 이 경우에는 수평면으로 최대의 복사를 준수한다. 이것은 지상 라디오 방송 신호의 수신에 최적의 담당범위를 제공한다.
도 14-24는 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 몇개의 대안적인 공간-채움 안테나 구조를 도시한다. 도 14-24에 도시된 안테나 구조들 각각은 예를 들어 앞서 설명한 공간-채움 안테나들(5, 9) 중 임의의 안테나로 대체될 수 있다. 또한, 도 14-24에 도시된 안테나 구조들 각각은 도 1을 참조하여 앞서 설명된 공간채움 안테나(5)와 유사하게, 유전체 기판(들)에 의해 지지될 수도 있다.
도 14는 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(20)를 도시한다. 공간-채움 안테나(20)는 4개의 직렬 섹션들(21, 22, 23, 24)을 포함하고, 그 각각은 공간-채움 곡선을 정의하며, 전체적으로 직사각형의 복사 아암을 정의한다. 보다 구체적으로, 공간-채움 안테나(20)의 4개의 직렬 섹션들(21, 22, 23, 24) 각각은 연속적인 공간-채움 곡선으로서 확장되는 도전체를 포함한다. 4개의 섹션들(21, 22, 23, 24)은 서로 직렬접속되어, 제1 안테나 끝점(25)으로부터 제2 안테나 끝점(26)까지의 연속된 도전성 경로를 형성한다. 제1 안테나 끝점(25)은 예를 들어 안테나(20)에 대한 급전점으로서 기능하고, 제2 안테나 끝점(26)은, 예를 들어, 안테나(20)에 대한 접지점으로서 기능한다.
도 15는 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 하나의 대안적인 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(30)를 도시한다. 실시예(30)는, 각각의 직렬접속된 섹션(31, 32, 33, 34)이 상이한 길이와 상이한 갯수의 세그먼트들을 갖는 공간-채움 곡선이라는 점만 제외하고는 도 14의 안테나 구조(20)와 유사하다. 도 14의 안 테나(20)와 유사하게, 이 안테나 구조(30)의 4개의 섹션들(31, 32, 33, 34)는 서로 직렬접속되어, 제1 안테나 끝점(35)으로부터 제2 안테나 끝점(36)까지의 연속된 도전성 경로를 형성한다. 제1 안테나 끝점(35)은 예를 들어 안테나(30)에 대한 급전점으로서 기능하고, 제2 안테나 끝점(36)은 예를 들어 안테나(30)을 위한 접지점으로서 기능한다.
도 16은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 대안적인 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(40)를 도시한다. 이 공간-채움 안테나(40)는 4개의 직렬접속된 섹션들41, 42, 43, 44)를 포함하며, 이들 각각은 공간-채움 곡선을 정의하고, 전체적으로 직사각형 형상의 복사 아암을 정의한다. 보다 구체적으로, 4개의 직렬접속된 섹션들(41, 42, 43, 44) 각각은 연속된 공간-채움 곡선으로서 확장되는 도전체를 포함한다. 안테나 구조의 우측 반쪽에 도시된 2개의 직렬접속된 섹션(41, 44)은 각각 제1 길이 및 제1 갯수의 세그먼트를 갖는 공간-채움 곡선을 정의하며, 안테나 구조의 좌측 반쪽에 도시된 2개의 직렬접속된 섹션(42, 43)은 각각 제2 길이 및 제2 갯수의 세그먼트를 갖는 공간-채움 곡선을 정의한다. 또한, 4개의 섹션들(41, 42, 43, 44)은 그들의 끝점에서 서로 직렬접속되어, 제1 안테나 끝점(45)으로부터 제2 안테나 끝점(46)까지의 연속된 도전성 경로를 형성한다. 제1 안테나 끝점(45)은, 예를 들어, 안테나(40)에 대한 급전점으로서 기능하고, 제2 안테나 끝점(46)은 예를 들어 안테나(40)에 대한 접지점으로서 기능한다.
도 17은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 공간-채움 안테나(50)를 도시한다. 이 안테나 실시예(50)는 도전판(51)과, 상기 도전판(51)의 표면을 관통 하는 슬롯에 의해 정의되는 공간-채움 곡선(52)을 포함한다. 안테나(50)는 예를 들어 도전판(51)의 표면 상에 안테나 급전점을 포함할 수 있다.
도 18은 안테나 급전점(36)과 직렬로 결합된 리액티브성 요소(z)(61)를 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(60)를 도시한다. 이 안테나 실시예(60)는, 리액티브성 요소(61)를 제외하고는, 도 15의 직렬접속된 안테나(30)와 유사하다. 리액티브성 요소(61)는 양호하게는 인덕터이고, 안테나(60)의 임피던스를 조정하기 위해 선택될 수 있다.
도 19는 상부-탑재 요소(73)를 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(70)를 도시한다. 이 실시예(70)는, 2개의 직렬접속된 섹션들이 상부-탑재 요소(73)로 대체된다는 점만 제외하고는 도 14의 직렬접속된 안테나(20)와 유사하다. 공간-채움 안테나(70)는 2개의 직렬접속된 섹션들(71, 72)과 상부-탑재 요소(73)를 포함한다. 직렬접속된 섹션들(71, 72) 양자 모두는 공간-채움 곡선을 정의하는 도전체를 포함한다. 보다 구체적으로, 2개의 직렬접속된 섹션들(71, 72)은 서로 직렬로 접속되어 제1 끝점(74)으로부터 제2 끝점(75)까지의 연속된 도전성 경로를 형성한다. 제2 끝점(75)은, 직사각형 도전판인 상부-탑재 요소(73)에 결합된다. 제1 끝점(74)은 예를 들어 안테나(70)에 대한 급전점으로서 기능한다. 상부-탑재 요소(73)는 옐르 들어 안테나(70)에 대한 접지점을 포함한다.
도 20은 2개의 수직으로 적층된 복사 아암(81, 82)을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(80)의 3차원 도면이다. 안테나(80)의 방향을 도시하기 위해 x, y, 및 z 축이 도시되어 있다. 각각의 복사 아암(81, 82)은 도 16의 직렬접속된 안 테나 구조(40)와 유사하다. 보다 구체적으로, 복사 아암(81)은 4개의 직렬접속된 섹션들을 포함하고, 각 섹션은 xy 평면에 평행한 공간-채움 곡선을 정의한다. 제1 복사 아암(81)은 안테나 급전점(83)으로부터 공통의 도전체(85)까지의 연속된 도전 경로를 형성하고, 제2 복사 아암(82)은 공통의 도전체(85)로부터 접지점(84)까지의 연속된 도전성 경로를 형성한다. 즉, 안테나(80)는 제1 복사 아암(81) 상의 안테나 급전점(83)으로부터 제2 복사 아암(82) 상의 접지점(84)까지의 연속된 도전성 경로를 형성한다. 한 실시예에서, 2개의 복사 아암(83, 84)은 인쇄 회로 기판과 같은 유전체 기판의 마주보는 면들에 부착될 수 있다.
도 21은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(90)의 또 다른 예를 도시한다. 공간-채움 안테나(90)는 2개의직렬 섹션들(91, 92)을 포함하고, 각 섹션은 공간-채움 곡선을 정의한다. 직렬접속된 섹션들(91, 92)은 양쪽 모두 연속된 공간-채움 곡선으로 연장되는 도전체를 포함하고, 하나의 섹션(91)에 의해 정의되는 공간-채움 곡선은 다른 섹션(92)에 의해 정의되는 공간-채움 곡선의 거울 영상이다. 보다 구체적으로, 공간-채움 안테나(90)의 제1 섹션(92)은 급전점(93)으로부터 공통점(94)까지의 연속된 공간-채움 곡선으로 연장되고, 공간-채움 안테나(90)의 제2 섹션(92)은 공통점(94)으로부터 접지점(95)까지의 연속된 공간-채움 곡선으로서 연장된다.
도 22는 복수의 병렬-급전형 수직 적층된 복사 아암들(111-114)을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(110)의 3차원 도면을 도시한다. 이 실시예(110)는, 이 안테나(110)가 공통의 급전점(115)과 복수의 복사 아암들(111-114)을 포함한다 는 점만 제외하고는, 도 20의 안테나 구조(80)와 유사하다. 각각의 복사 아암(111-114)은 4개의 직렬접속된 공간-채움 곡선들을 정의하고, 복사 아암들(111-114)의 각각은 평행한 면에 놓여있다. 각각의 평행한 복사 아암(111-114)에 의해 정의되는 직렬접속된 공간-채움 곡선들은 공통의 급전점(115)으로부터 공통의 도전체(116)까지 그들 각각의 면들 내에서 연속적으로 연장된다. 공통의 도전체(116)는 예를 들어 접지 전위에 결합될 수 있다. 한 실시예에서, 복사 아암들(111-114)는 다중층 인쇄 회로 기판의 층들과 같은 유전체 기판에 의해 분리될 수 있다.
도 23은 2개의 병렬-급전형의 복사 아암들을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(120)의 3차원 도면이다. 2개의 아암들 각각은 2개의 직렬접속된 섹션들(121-124)을 포함하며, 4개의 직렬접속된 섹션들(121-124) 각각은 도 16의 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(40)와 유사하다. 보다 구체적으로, 제1 복사 아암들(121, 122)은, 공통의 급전점(125)으로부터 제1 끝점(126)까지 연속적으로 연장되며, 복수개의 공간-채움 곡선들을 정의한다. 마찬가지로, 제2 복사 아암들(123, 124)은 공통의 급전점(125)으로부터 제2 끝점(127)까지 연속적으로 연장되며, 복수의 공간-채움 곡선들을 정의한다. 한 실시예에서, 제1 및 제2 끝점들(126, 127)은 접지 전위에 결합되어, 공통의 급전점(125) 및 접지 사이에서 2개의 병렬 경로를 제공한다.
도 24는 백미러(135)의 하우징 내에 장착된 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(130)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 안테나 구조(130)는 2개의 병렬-급전형 복사 아암들(131, 132)을 포함하고, 그 각각은 도 15의 직렬접속된 공간-채움 안테 나 구조(30)와 유사한 4개의 직렬 접속된 공간-채움 곡선들을 정의한다. 보다 구체적으로, 복사 아암들(131, 132) 양자 모두는 공통의 급전점(133)으로부터 공통의 로딩 또는 접지점(134)까지 연속적으로 연장되며, 복수의 공간-채움 곡선들을 정의한다. 즉, 복사 아암들(131, 132)은 공통의 급전점(133)과 공통의 로딩 또는 접지점(134) 사이에 2개의 평행한 도전성 경로를 제공한다. 도시된 바와 같이, 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(130)는 예를 들어 자동차의 백미러의 하우징(135) 내에 장착될 수 있다. 로딩점(134)은 미러의 금속 표면(136)에 결합되거나, 다른 도전성 부하에 결합될 수 있다. 급전점(133)은 AM/FM 신호 수신, DAB/AM 신호 수신, 셀룰러 또는 GPS 서비스, 또는 기타 무선 응용을 위한 안테나를 제공하기 위해 자동차의 회로에 결합될 수 있다.
도 25는 액티브 복사 아암(101)과 기생 복사 아암(102)을 갖는 직렬접속된 공간-채움 안테나 구조(100)의 3차원 도면이다. 이 실시예(100)는, 이 실시예(100)가 2개의 복사 아암을 접속하는 공통의 도전체(85)를 포함한다는 점만 제외하고는, 도 20에 도시된 안테나 구조와 유사하다. 오히려, 이 실시예(100)에서, 하나의 복사 아암(101)은 안테나(100)에 대한 급전점(103)을 포함하고, 다른 복사 아암(102)은 점지점(104)에서의 접지 전위에 결합된다. 액티브 및 패시브 복사 아암(101, 102)은, 2개의 안테나 부분들(101, 102) 사이의 전자기 결합을 가능케하도록 선택된 거리(d)만큼 분리된다.
도 26-29는 그리드 차원 곡선이라 불리는 예시적인 2차원 안테나 형상(140)을 도시한다. 이하에서 정의된 바와 같은 그리드 차원 곡선을 정의하는 안테나 구 조는 도 1-25를 참조하여 앞서 기술된 공간-채움 안테나 구조들 중 임의의 하나로 대체될 수 있다.
곡선의 그리드 차원은 다음과 같이 계산된다. 길이 L1의 사각형 셀들을 갖는 제1 그리드는, 그리드가 곡선을 완전히 덮도록 곡선의 형상 위에 배치된다. 곡선의 적어도 제1 부분을 에워싸는 제1 그리드 내의 셀들의 갯수(N1)가 카운팅된다. 그 다음, 길이 L2의 사각형 셀들을 갖는 제2 그리드가 곡선의 형상을 완전히 덮도록 비슷하게 배치되고, 곡선의 적어도 일부를 에워싸는 제2 그리드 내의 셀들의 갯수(N2)가 카운팅된다. 또한, 제1 및 제2 그리드들은 곡선을 에워싸는 최소한의 사각형 영역 내에 배치되어, 그리드들 중 하나의 경계선 상의 어떠한 전체 행 또는 열도 곡선의 적어도 일부를 에워싸지 못하도록 한다. 제1 그리드는 적어도 25개의 셀들을 포함해야 하고, 제2 그리드는 제1 그리드 갯수의 4배를 포함해야 한다. 따라서, 제2 그리드 내의 각각의 사각형 셀의 길이(L2)는 제1 그리드 내의 각각의 사각형 셀의 길이(L1)의 반이어야 한다. 그리드 차원(Dg)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112005059848452-PCT00001
본 출원의 목적을 위해, 용어 "그리드 차원 곡선"은, 1보다 큰 그리드 차원을 갖는 곡선 형상을 기술하는데 사용된다. 그리드 차원이 커질수록, 특정한 주파수나 파장에서 동작하는 안테나의 관점에서 그리드 차원 곡선에 의해 달성될 수 있는 소형화 정도가 더 높아진다. 또한, 어떤 경우에, 그리드 차원 곡선은 상기 정 의된 바와 같은 공간-채움 곡선의 요건을 만족시킬 수 있다. 따라서, 본 출원의 목적을 위해, 공간-채움 곡선은 그리드 차원 곡선의 한 유형이다.
도 26은 대략 2의 그리드 차원을 갖는 그리드 차원 곡선을 형성하는 2-차원 안테나(140)를 도시한다. 도 27은, 각각의 길이가 L1인 32개 사각형 셀들을 갖는 제1 그리드(150)에 에워싸인 안테나(140)를 도시한다. 도 28은 각각의 길이가 L2인 128개의 사각형 셀들을 갖는 제2 그리드(160)에 둘러싸인 동일한 안테나(140)를 도시한다. 제1 그리드(150) 내의 각각의 사각형 셀의 길이(L1)는 제2 그리드(160) 내의 각각의 사각형 셀의 길이(L2)의 2배이다(L2 = 2* L1). 도 27 및 28을 검사해 보면, 안테나(140)의 적어도 일부는 제1 및 제2 그리드(150, 160) 양쪽 모두의 모든 사각형 셀 내에서 에워싸임을 알 수 있다. 따라서, 상기 그리드 차원(Dg) 등식에서 N1의 값은 32(즉, 제1 그리드 150의 셀들의 총 갯수)이고, N2의 값은 128이다(즉, 제2 그리드 160의 셀들의 총 갯수). 상기 등식을 사용하여, 안테나(140)의 그리드 차원은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112005059848452-PCT00002
그리드 차원의 보다 정확한 계산을 위해, 사각형 셀들의 갯수는 최대량까지 증가될 수 있다. 그리드 내의 셀들의 최대 갯수는 곡선의 해상도에 따라 달라진다. 셀들의 갯수가 최대치에 접근함에 따라, 그리드 차원 계산은 보다 정확하게 된다. 그러나, 만일 셀들의 최대 갯수보다 더 많은 수를 갖는 그리드가 선택된다면, 그리드 차원 계산의 정확도는 감소하기 시작한다. 전형적으로, 그리드 내의 셀들의 최대 갯수는 1000이다.
예를 들어, 도 29는 각각의 길이가 L3인 512개의 사각형 셀들을 갖는 제3 그리드(170)로 에워싸인 동일한 안테나(140)를 도시한다. 제3 그리드(170) 내의 셀들의 길이(L3)는 도 28에 도시된 제2 그리드(160) 내의 셀들의 길이(L2)의 1/2이다. 상기 언급한 바와 같이, 안테나(140)의 일부는 제2 그리드(160)의 모든 사각형 셀 내에 에워싸여진다. 따라서, 제2 그리드(160)에 대한 N의 값은 128이다. 그러나, 도 29의 검사를 통해, 안테나(140)는 제3 그리드(170)의 512개 셀들 중 509개 셀들 내에만 에워싸여진다. 따라서, 제3 그리드(170)에 대한 N의 값은 509이다. 도 28 및 29를 사용하면, 안테나(140)의 그리드 차원(D)에 대한 보다 정확한 값은 다음과 같다.
Figure 112005059848452-PCT00003
≒ 1.9915
도 30 및 31은 자동차용 안테나 시스템에서 사용하기 위한 2개의 추가 안테나 구조(180, 200)를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 30 및 도 31은 2개의 비평면형 안테나 실시예(180, 200)를 도시한다. 이들 안테나 구조들(180, 200)의 어느 하나는, 예를 들어, 도 1-13을 참조하여 앞서 설명된 공간-채움 안테나들(5, 9) 중 하나로 대체될 수 있다.
도 30은 복수의 직렬접속된 접힌구조의 섹션들(182-190)을 갖는 예시적인 비평면형 안테나 구조(180)를 도시한다. 안테나(180)의 접힌구조의 섹션들(182-190) 각각은, 공간-채움 곡선을 정의하고, 직렬접속되어, 2개의 끝점들 사이에서 연속된 도전성 경로로서 확장된다. 안테나(180)의 섹션들(182-190)은 접혀 있어, 각각의 섹션(182-190)은 인접한 섹션에 수직한 평면에 놓여 있고, 2개의 끝섹션들(182, 190)은 평행한 평면에 놓여 있다.
도 31은 직렬접속된 접힌구조의 섹션들(202-210)을 복수개 갖는 또 다른 예시적인 비평면형 안테나 구조(200)를 도시한다. 이 실시예(200)는, 도 31에 도시된 접힌구조의 섹션들(202-210)의 각각이 상이한 길이와 상이한 갯수의 접속된 세그먼트들을 갖는 공간-채움 곡선들을 형성한다는 점만 제외하고는, 도 30에 도시된 안테나(180)와 유사하다.
도 30 및 31에 도시된 안테나(180, 200)의 직렬접속된 섹션들(182-190 및 202-210)은, 도 26-29를 참조하여 앞서 기술된 바와 같은, 그리드 차원 곡선들을 정의할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 안테나 구조(180, 200)는 플렉스-필름 인쇄된 회로 보드와 같은 플렉시블 기판 물질에 부착될 수 있다. 비평면형 안테나(180, 200)의 접힌구조의 섹션들(182-190 및 202-210)은, 예를 들어, 자동차의 백미러의 베이스 내부에서 랩핑될 수 있으나, 자동차의 다른 물리적 요소들 내에도 역시 통합될 수 있다.
이상의 설명들은 본 발명을 공개하고 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 최상의 모드를 포함한 예를 사용하였다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 정의되며, 당업자에 의해 이루어질 수 있는 다른 예들도 포함한다. 예를 들어, 통합된 멀티서비스 안테나 시스템 내에 병합된 안테나들 각각은 앞서 언급한 특징들을 유지하면서 개별화될 수 있으며, 이러한 가능성은 단 하나의 안테나 유형만이 설치되는 저급 또는 중급 차량에 특히 적합하다.

Claims (31)

  1. 상기 자동차의 물리적 부품 내에 통합되고, 라디오 안테나와, 셀룰러 전화 안테나 또는 위성-신호 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 안테나 구조물을 포함하는 자동차용의 멀티-서비스 안테나 시스템으로서,
    상기 라디오 안테나는 복사 아암을 가지며, 상기 복사 아암의 적어도 일부는 그리드 차원 곡선(grid dimension curve)을 정의하고,
    상기 라디오 안테나는 상기 라디오 안테나를 상기 자동차 내의 라디오 수신기에 결합하기 위한 급전점(feeding point)을 더 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀룰러 전화 안테나의 적어도 일부는 그리드 차원 곡선을 정의하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위성-신호 안테나의 적어도 일부는 그리드 차원 곡선을 정의하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 유전체 기판에 부착되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안테나 시스템은 내부 백미러 어셈블리 내에 통합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 상기 백미러 어셈블리의 베이스 지지대 내에 통합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 안테나 시스템은 외부 라이트 어셈블리(exterior light assembly) 내에 통합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 안테나 시스템은 뒷쪽 브레이크-라이트 어셈블리 내에 통합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나의 급전점(feeding point)은 상기 복사 아암의 일부인 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 상기 라디오 안테나를 접지 카운터포이즈(ground counterpoise)에 결합하기 위한 접지점(grounding point)을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 상기 라디오 안테나를 도전성 부하에 결합하기 위한 장하점(loading point)을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 도전성 부하는 백미러 어셈블리의 금속 부분인 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 FM 대역 안테나로서 동작하도록 구성된 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 AM 대역 안테나로서 동작하도록 구성된 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 DAB 대역 안테나로서 동작하도록 구성된 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 셀룰러 전화 안테나는, 제1 도전성 시트와, 상기 제1 도전성 시트에 결합되어 상기 셀룰러 전화 안테나에 대한 접지 카운터포이즈로서 기능하는 제2 도전성 시트를 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 도전성 시트는 상기 셀룰러 전화 안테나의 자유 공간에서의 동작 파장의 1/4보다 작은 길이를 갖는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 도전성 시트는 제1 평면에 놓여 있고, 상기 제2 도전성 시트는 제2 평면에 놓여 있으며, 상기 제1 평면은 상기 제2 평면과 평행한 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 상기 셀룰러 전화 안테나는 상기 제1 도전성 시트를 상기 자동차의 셀룰러 트랜시버 회로에 결합하기 위한 도전성 핀(conducting pin)을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 도전성 핀은 상기 제1 도전성 시트로의 직접적 오옴 접촉에 의해 결합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 도전성 핀은 용량성 결합(capacitive coupling)에 의해 상기 제1 도전성 시트에 결합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 상기 셀룰러 전화 안테나는 GSM 900, GSM 1800, UMTS, WCDMA, CDMA, PCS 1900, KPCS, AMPS, TACS, 및 ETACS로 구성된 그룹으로부터 선택된 셀룰러 대역의 셀룰러 전화 신호들을 송수신하도록 구성된 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  23. 제16항에 있어서, 상기 제1 도전성 시트는 그리드 차원 곡선을 정의하는 경계선을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  24. 제16항에 있어서, 상기 제2 도전성 시트는 그리드 차원 곡선을 정의하는 경계선을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  25. 제1항에 있어서, 상기 위성-신호 안테나는 원편광(circular polarization)을 갖는 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna)를 형성하고, 상기 위성-신호 안테나는 제1 도전성 시트와 제2 도전성 시트를 포함하며, 상기 제1 도전성 시트는 상기 제1 도전성 시트로부터 유전 물질에 의해 분리되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 위성-신호 안테나와 상기 자동차 내의 위성-신호 안테나 수신기 회로 사이에 결합된 저잡음, 고이득 증폭기를 더 포함하는, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 상기 위성-신호 안테나는 GPS(Global Positioning signal) 신호를 수신하도록 구성된 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 상기 제1 도전성 시트는 그리드 차원 곡선을 정의하는 경계선을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  29. 제25항에 있어서, 상기 제2 도전성 시트는 그리드 차원 곡선을 정의하는 경계선을 포함하는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  30. 제25항에 있어서, 상기 위성-신호 안테나는 외부 백미러 하우징 내에 통합되는 것인, 멀티-서비스 안테나 시스템.
  31. 복사 아암을 갖는 안테나 구조물을 포함하는 안테나 시스템으로서,
    상기 복사 아암의 적어도 일부는 그리드 차원 곡선을 정의하고,
    상기 안테나 구조물은 상기 안테나 구조물을 수신기 회로에 결합하기 위한 급전점을 더 포함하는 것인, 안테나 시스템.
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