KR20060032818A

KR20060032818A - 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템

Info

Publication number: KR20060032818A
Application number: KR1020040081797A
Authority: KR
Inventors: 성시홍
Original assignee: 씨멘스 오토모티브 주식회사
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-18
Also published as: KR100716407B1

Abstract

신호의 수신 방향과 무관하게 수신 감도를 향상시킬 수 있도록 한 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 수신 가능한 방향에 각각 설치되는 다수개의 안테나와, 다수개의 안테나를 통해 입력되는 신호를 소정 시간 간격으로 수신하여 출력하는 신호 출력 모듈과, 상기 신호 출력 모듈에서 소정 간격으로 수신되는 신호를 순차적으로 처리한 후 수신된 신호 레벨에 응답하는 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator)로 공급하는 신호 처리 모듈과, 상기 신호 처리 모듈의 출력 신호 중 가장 수신 전력 세기가 큰 신호를 선택하기 위하여 상기 다수개의 안테나 중 하나를 선택하기 위한 제어 신호를 발생하여 상기 신호 출력 모듈에 공급하는 신호 제어 모듈을 포함한다. 본 발명에 의하면, 수신 가능한 방향에 대해 안테나의 수신 효율을 향상시킬 수 있어 통신 거리의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

자동차, 능동형, 안테나, 무선, 송수신

Description

능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템{wireless receving and transmiting system having active type antenna for car}

도 1은 일반적인 자동차의 무선 송수신 시스템의 구성을 보인 블럭도이다.

도 2는 도 1의 신호 처리 모듈의 구성을 상세하게 보인 도이다.

도 3은 도 1의 안테나에 대한 방향 특성을 보인 도이다.

도 4은 본 발명에 따른 자동차의 무선 송수신 시스템의 구성을 보인 블럭도이다.

도 5는 도 4의 신호 선택 모듈의 구성을 상세하게 보인 도이다.

도 6은 도 4의 안테나에 대한 방향 특성을 보인 도이다.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉

A1-An : 다수개의 안테나 500 : 신호 출력 모듈

501 : 정합기 503 : 스위치

505 : 멀티플렉서 600 : 신호 처리 모듈

601 : SAW 필터 603 : 혼합기

605 : 기준 발진기 607 : 프리 증폭기

609 : 중간 주파수 필터기 611 : 증폭기

700 : 신호 제어 모듈 701 : 확장기

703 : 마이컴

본 발명은 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수신 가능한 모든 방향에 대해 각각의 안테나를 설치하여 안테나에 대한 지향 특성을 향상시킬 수 있도록 한 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템에 관한 것이다.

자동차무선장치와 휴대전화기와 같은 이동체통신의 단말로써 휴대형 송수신기에서, 무선시스템에 할당되어 있는 고주파(GHz)의 반송주파수는 다수의 주파수 분할된 서브반송파로 변조되고, 각 서브반송파 주파수는 타임슬롯에서 분할된 수 십 채널의 특정주파수대역내에의 채널에 음성데이터, 영상데이터, 그리고 제어데이터로 변조되어 송수신을 행하도록 구성되어 있다.

그러한 이동체무선시스템에서는, 단말에 수신된 입력수신신호레벨은 사용환경에 따라서 크게 변동하고, 단말기와 기지국사이의 거리와 페이딩에 의한 레벨변동 때문에 80dB이상으로도 변화한다고 가정해야만 한다.

또한, 목적된 채널에 신호레벨이 로우(low)이고, 인접하는 채널에 강한 방해파가 존재하는 열악한 환경도 고려된다.

그러한 자동차의 무선 송수신시스템에서는, 고감도 수신장치의 수신시스템의 고주파회로가 사용된다. 원하는 주파수를 정확하게 추출하기 위한 필터회로에서는, 벌크(bulk)소자(SAW(surface acoustic wave) 필터 또는 압전 소자와 같은)를 사용하는 필터가 사용된다.

도 1은 일반적인 자동차의 무선 송수신 시스템의 일 예를 나타낸다. 도 2는 도 1의 신호 처리 모듈의 구성을 상세하게 보인 도이다. 즉, 기지국에 의해 송신된 전파를 수신하는 안테나(A)와, 이 안테나(A1)를 통해 수신한 신호를 처리하여 수신 세기 강도를 표시하기 위한 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator)로 공급하는 신호 처리 모듈(100)로 구비된다.

즉, 상기 신호 처리 모듈(100)은 안테나(A)를 통해 수신된 신호의 입출력 임피던스를 매칭시키기 위한 정합기(103)와, 상기 정합기(103)의 출력 신호의 불요파를 제거하기 위한 SAW 필터(105)와, 상기 SAW 필터(105)의 출력 신호를 기준 발진기(109)의 출력 신호와 혼합하는 혼합기(107)와, 상기 혼합기(107)의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭시키는 프리 증폭기(111)와, 상기 프리 증폭기(111)의 출력 신호를 수신하여 중간 주파수로부터 소정 신호를 추출하는 중간 주파수 필터(113)와, 상기 중간 주파수 대역의 신호를 증폭시킨 후 수신 전력 레벨을 표시하는 RSSI(200)로 공급하는 증폭기(115)로 구비된다.

이때 상기 증폭기(115)는 다단 증폭기로 구비되며, 1단(stage)마다 20∼30dB정도의 이득을 가지고, 예를 들어 4단의 경우에는 100dB정도의 이득을 가진다.

상기와 같은 구성을 가지는 일반적인 자동차의 무선 송수신 시스템에 있어서, 상기 안테나(A)를 통해 수신된 신호는 도 2에 도시된 신호 처리 모듈(100)의 정합기(103)에 의해 송수신 신호의 입출력 임피던스가 매칭된다.

그리고, 상기 정합기(103)의 출력 신호는 SAW 필터(105) 등에 의해 상기 정합기(103)의 출력 신호에 포함된 불필요한 대역의 신호가 제거된 후 혼합기(107)에 공급된다. 상기 혼합기(107)는 이 SAW 필터(105)의 출력 신호와 국부발진기(109)의 신호를 혼합되어 중간주파수로 변환되며, 이 변환된 중간 주파수의 신호는 프리 증폭기(111)에 의해 증폭된 후 중간 주파수 필터(113)에 공급된다.

상기 중간 주파수 필터(113)는 중간 주파수로부터 소정의 주파수 대역의 신호를 추출하고, 이 추출된 중간 주파수의 신호는 증폭기(115)에 의해 증폭되어 수신한 신호의 강도를 표시하기 위한 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator: 200)로 공급된다.

상기 안테나(A)를 통해 수신된 신호의 강도는 도 3에 도시된 바와 같다. 예를 들어 안테나(A)의 필터가 압전 소자의 경우 수신되는 신호의 강도는 상기 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 지향 특성을 가지며, 안테나(A)의 필터가 벌크 소자인 경우 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 지향 특성을 가진다.

즉, 하나의 안테나(A)를 이용한 경우 안테나의 이득과 무관하게 가지는 안테나가 가지는 지향 특성에 의해 수신 감도가 저하되며, 이러한 수신 감도를 향상시키기 위해 고 이득 증폭기를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수개의 안테나를 통해 수신되는 신호 중 수신 전력 레벨이 가장 큰 신호를 선택함으로써, 소정 방향에 대한 안테나의 지향 손실로 인해 저하된 수신 효율을 향상시킬 수 있는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템을 제공함으로서 달성될 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,

수신 가능한 방향에 각각 설치되는 다수개의 안테나와,

다수개의 안테나를 통해 입력되는 신호를 소정 시간 간격으로 수신하여 출력하는 신호 출력 모듈과,

상기 신호 출력 모듈에서 소정 간격으로 수신되는 신호를 순차적으로 처리한 후 수신된 신호 레벨에 응답하는 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator)로 공급하는 신호 처리 모듈과,

상기 신호 처리 모듈의 출력 신호 중 가장 수신 전력 세기가 큰 신호를 수신하는 상기 다수개의 안테나 중 하나를 선택하는 제어 신호를 발생하여 상기 신호 출력 모듈에 공급하는 신호 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템을 제공함으로서 달성될 수 있다.

바람직하게는 상기 신호 출력 모듈은

상기 다수개의 안테나를 통해 수신되는 송수신 신호의 입출력 임피던스를 매칭시키기 위하여 각각의 안테나에 접속되는 다수의 정합기로 구비된 정합부와,

소정 시간 간격마다 순차적으로 스위칭되어 상기 다수개의 안테나 각각으로부터 공급되는 신호를 순차적으로 출력하고, 상기 정합부 각각의 정합기에서 출력되는 각각의 출력 신호 중 하나를 출력하기 위하여 상기 각각의 정합기에 접속되는 다수의 스위치로 구비되고 외부로부터 공급되는 제어 신호에 의해 스위칭되는 스위 칭부와,

상기 스위칭부의 출력 신호를 하나의 신호로 출력하여 상기 신호 처리 모듈로 공급하는 멀티플렉서를 포함하고 있으며,

상기 신호 제어 모듈은

상기 신호 처리 모듈의 출력 신호의 세기를 확장시키는 확장기와,

상기 확장기의 출력 신호를 제1 소정 시간 간격마다 수신하여 상기 다수개의 안테나 각각으로부터 공급되는 신호의 수신 전력 세기를 상호 비교한 후 비교 결과 수신 전력 세기가 가장 큰 안테나의 신호를 제2 소정 시간 동안 수신하기 위하여 상기 스위칭부의 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템을 제공함으로서 달성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 소정 간격으로 다수개의 안테나 각각으로부터 수신되는 신호의 수신 전력 세기 중 가장 큰 수신 전력 세기의 신호를 수신하는 안테나를 선택함으로써, 전 방향에 대해 안테나의 수신 효율을 향상시킬 수 있어 통신 거리의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

이하 본 발명의 실시 예에 의한 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다

도 4는 본 발명에 따른 자동차의 무선 송수신 시스템의 구성을 보인 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동차의 무선 송수신 시스템의 구성을 상세하게 보 인 도이다.

본 발명에 따른 자동차의 무선 송수신 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 수신 가능한 방향에 각각 설치되는 다수개의 안테나(A1-An)와, 다수개의 안테나(A1-An)를 통해 입력되는 신호를 소정 시간 간격으로 수신하여 출력하는 신호 출력 모듈(500)과, 상기 신호 출력 모듈(500)에서 소정 간격으로 수신되는 신호를 순차적으로 처리한 후 수신된 신호 레벨에 응답하는 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator)로 공급하는 신호 처리 모듈(600)과, 상기 신호 처리 모듈(600)의 출력 신호 중 가장 수신 전력 세기가 큰 신호를 선택하기 위하여 상기 다수개의 안테나 중 하나를 선택하기 위한 제어 신호를 발생하여 상기 신호 출력 모듈(500)에 공급하는 신호 제어 모듈(700)로 구비된다.

여기서, 상기 신호 출력 모듈(500)은 도 5에 도시된 바와 같다. 즉, 다수개의 안테나(A1-An)의 각각의 출력단자에는 각각 안테나(A1-An)를 통해 수신되는 신호의 입출력 임피던스를 매칭시키기 위한 정합기(501)가 각각 접속되고, 이 각각의 정합기(501)의 출력측에는 정합기(501)의 출력 신호를 통과시키는 스위치(503)가 접속된다. 상기 스위치(503)들은 외부로부터 공급되는 제어 신호에 의해 소정 간격으로 스위칭된다.

상기 스위치(503)의 출력측에는 각각 스위치(503)로부터 공급되는 다수개의 신호를 하나의 신호로 출력하는 멀티플렉서(505)가 연결된다.

상기 멀티플렉서(505)의 출력측에는 도 4의 신호 처리 모듈(600)이 접속되고, 상기 신호 처리 모듈(600)는 SAW 필터(601), 기준 발진기(605), 혼합기(603), 프리 증폭기(607), 중간 주파수 필터(609), 및 증폭기(611)로 구비되며, 도 2에 도시된 신호 처리 모듈(200)과 동일하므로, 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 신호 제어 모듈(700)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 신호 처리 모듈의 출력 신호의 세기를 확장시키는 확장기(701)와, 상기 확장기(701)의 출력 신호를 소정 시간 간격마다 수신하여 상기 다수개의 안테나(A1-An) 각각으로부터 공급되는 신호의 수신 전력 세기를 상호 비교한 후 비교 결과 수신 전력 세기가 가장 큰 안테나의 신호를 선택하기 위하여 상기 스위치(503) 중의 하나를 선택하기 위한 제어 신호를 출력하는 마이컴(703)으로 구비된다.

즉, 상기 마이컴(703)은 소정 시간(5msec) 마다 스위치(503)를 순차적으로 스위칭시켜(안테나가 4개인 경우 총 20msec) 각각의 안테나(A1-An)를 통해 공급되는 신호를 수신한 후 신호 처리 모듈(600)로 공급하여 처리하도록 구비되고, 이때 처리된 신호 중 가장 큰 수신 전력 세기를 가지는 안테나를 선택하기 위한 제어 신호를 출력하도록 구비된다. 상기 마이컴(703)의 제어 신호는 상기 신호 출력 모듈(500)의 스위치(503)에 공급되고, 이 제어 신호를 받은 스위치(503)가 온 상태로 스위칭된다.

상기와 같이 구비된 본 발명에 따른 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템에 있어서, 우선, 상기 마이컴(703)의 제어 신호에 따라 소정 간격(약 5msec)으로 다수개의 스위치(503)가 순차적으로 스위칭된다.

이때 안테나(A1-An)를 통해 수신된 후 입출력 임피던스가 매칭된 정합기(501)의 출력 신호는 온 상태로 스위칭되는 스위치(503)를 통해 멀티플렉서(505)로 공급되고, 상기 멀티플렉서(505)는 순차적으로 입력되는 정합기(501)의 출력 신호를 하나의 라인을 통해 신호 처리 모듈(600)로 공급된다.

상기 신호 처리 모듈(600)은 수신되는 정합기(501)의 출력 신호들을 중간 주파수의 소정 신호를 추출한다.

즉, 상기 멀티플렉서(505)의 출력 신호는 SAW 필터(601)에 공급되고, 상기 SAW 필터(601)는 수신된 신호의 포함된 불요파를 제거하고, 이 SAW 필터(601)의 출력 신호는 혼합기(603)에 공급된다.

상기 혼합기(603)는 기준 발진기(605)로부터 공급되는 중간 주파수와 수신된 SAW 필터(601)의 출력 신호를 혼합하고, 이 중간 주파수의 혼합 신호는 프리 증폭기(607)에 의해 증폭된다.

상기 프리 증폭기(607)의 출력 신호는 중간 주파수 필터(609)에 공급되고, 중간 주파수 필터(609)는 중간 주파수 대역의 소정 신호를 추출하고, 이 중간 주파수 필터(609)의 출력 신호는 증폭기(611)에 공급되어 증폭된다. 이때 증폭기(611)는 이 중간 주파수 필터(609)의 출력 신호를 다단으로 증폭시킨 후 상기 RSSI로 공급한다.

한편, 상기 증폭기(611)의 출력 신호는 신호 제어 모듈(700)로 공급되고, 상기 신호 제어 모듈(700)는 수신된 증폭기(611)의 출력 신호 중 가장 큰 수신 전력 크기를 가지는 신호를 선택하기 위한 제어 신호를 출력한다.

즉, 상기 증폭기(611)의 출력 신호는 소정 레벨로 증폭된 후 확장기(701)로 공급되고, 상기 확장기(701)는 상기 증폭기(611)의 출력 신호를 소정 레벨 크기로 확장하고, 이 확장된 신호는 상기 마이컴(703)에 공급된다.

상기 마이컴(703)은 이 수신된 신호의 크기를 상호 비교하여 가장 큰 수신 전력 레벨을 가지는 신호를 선택하고, 이 선택된 수신 전력 레벨이 가장 큰 신호를 수신하기 위한 제어 신호를 발생한다.

상기 마이컴(703)의 제어 신호는 다수개의 스위치 중 수신 전력 레벨이 가장 큰 신호를 통과시키는 스위치(503)에 공급되고 이 제어 신호를 받은 스위치(503)는 턴 온 상태로 스위칭된다. 즉, 지향 특성이 좋은 안테나(A1)를 통해 수신된 정합기(503)의 출력 신호가 소정 시간(800msec) 동안 신호 처리 모듈(600)로 공급되어 처리된다. 상기 4개의 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템에 있어서, 지향 특성을 도 6에 도시된 바와 같다. 즉, 수신 가능한 4 방향에 대해 수신 감도가 더욱 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템은, 다수개의 안테나를 통해 수신되는 신호 중 수신 전력 레벨이 가장 큰 신호를 선택함으로써, 수신 가능한 모든 방향에 대해 수신 감도를 향상시켜 안테나에 대한 지향 특성을 더욱 향상시킬 수 있고, 안테나의 지향 특성을 향상시키기 위한 고 이득 저잡음 증폭기로 인해 상승된 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 얻는다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

수신 가능한 방향에 각각 설치되는 다수개의 안테나와,

다수개의 안테나를 통해 입력되는 신호를 소정 시간 간격으로 수신하여 출력하는 신호 출력 모듈과,

상기 신호 출력 모듈에서 제1 소정 시간 간격으로 수신되는 신호를 순차적으로 처리한 후 수신된 신호 레벨에 응답하는 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator)로 공급하는 신호 처리 모듈과,

상기 신호 처리 모듈의 출력 신호 중 가장 수신 전력 세기가 큰 신호를 수신하는 상기 다수개의 안테나 중 하나를 선택하는 제어 신호를 발생하여 상기 신호 출력 모듈에 공급하는 신호 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호 출력 모듈은

상기 다수개의 안테나를 통해 수신되는 송수신 신호의 입출력 임피던스를 매칭시키기 위하여 각각의 안테나에 접속되는 다수의 정합기로 구비된 정합부와,

상기 제1 소정 시간 간격마다 순차적으로 스위칭되어 상기 다수개의 안테나 각각으로부터 공급되는 신호를 순차적으로 출력하고, 상기 정합부 각각의 정합기에서 출력되는 각각의 출력 신호 중 하나를 출력하기 위하여 상기 각각의 정합기에 접속되는 다수의 스위치로 구비되고 외부로부터 공급되는 제어 신호에 의해 스위칭 되는 스위칭부와,

상기 스위칭부의 출력 신호를 하나의 신호로 출력하여 상기 신호 처리 모듈로 공급하는 멀티플렉서로 구비되는 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 송수신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호 제어 모듈은

상기 신호 처리 모듈의 출력 신호의 세기를 확장시키는 확장기와,

상기 확장기의 출력 신호를 제1 소정 시간 간격마다 수신하여 상기 다수개의 안테나 각각으로부터 공급되는 신호의 수신 전력 세기를 상호 비교한 후 비교 결과 수신 전력 세기가 가장 큰 안테나의 신호를 제2 소정 시간 동안 수신하기 위하여 상기 스위칭부의 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 마이컴은,

제1 소정 간격 마다 입력되는 상기 확장기의 출력 신호 중 수신 전력 세기가 가장 큰 신호를 선택하기 위한 제어 신호를 발생하고, 상기 발생된 제어 신호를 다수의 스위칭부 중 수신 전력 세기가 가장 큰 신호를 제2 소정 시간 동안 통과시키는 스위치에 제공하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 다수개의 안테나는 동, 서, 남 , 북 방향에 대해 4개인 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제1 소정 시간은 5msec인 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제2 소정 시간은 800msec인 것을 특징으로 하는 능동형 안테나를 가지는 자동차의 무선 송수신 시스템.