KR20080107555A

KR20080107555A - 채널 트랙킹 안테나 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20080107555A
Application number: KR1020070055451A
Authority: KR
Inventors: 문근수
Original assignee: 주식회사 현대오토넷
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-12-11
Also published as: KR100892758B1

Abstract

본 발명은 채널 트랙킹 안테나 시스템 및 그 제어방법에 대해 개시한다. 본 발명은 RF 신호를 수신하기 위한 안테나와, 사용자에 의해 선택 채널을 입력받는 입력부와, 상기 선택 채널별 주파수를 고정시키는 신호를 출력하는 베이스밴드 처리부와, 상기 베이스밴드 처리부로부터 주파수를 고정하기 위한 신호를 입력받아 수신 RF 주파수를 고정시키는 VCO와, 상기 선택 채널별 주파수 대역에 따라 적어도 2개 이상의 전압값을 출력하는 구동신호 출력부와, 상기 구동신호 출력부의 출력 전압에 따라 상기 안테나의 길이를 조절하는 안테나 구동부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

채널 트랙킹 안테나, 차량용 안테나, DMB 안테나

Description

채널 트랙킹 안테나 시스템 및 그 제어 방법{CHANNEL TRACKING ANTENNA SYSTEM AND THE CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템을 도시한 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템의 동작순서를 도시한 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템의 전압정재파비를 나타낸 도표.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

101: 입력부 102: 베이스밴드 처리부

103: 메모리 104: VCO

105: 구동신호 출력부 106: 부스터

107: 구동부 108: 안테나

본 발명은 무선 수신 안테나의 제어에 관한 것으로, 구체적으로는 수신채널 에 따라 안테나의 길이를 적응적으로 조정할 수 있는 채널 트랙킹 안테나 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

종래에 차량에 설치된 안테나는 헤리컬 안테나 또는 LOD 안테나로서 차량용 수신주파수, 예컨대 TV 나 라디오 방송 대역인 VHF 대역의 주파수의 중심 주파수에 적합하도록 안테나 길이를 설계 및 제작하여 사용하고 있다. 종래의 차량용 AV 시스템은 TV 또는 라디오를 수신하였으므로 고정길이 안테나를 사용할 경우에도 특별한 수신상 문제가 발생하지 않았다.

그러나, 근래들어 차량용 AV 시스템은 DMB 방송을 수신하도록 설계되고 있어서, 차량용 안테나가 수신해야할 주파수 대역이 매우 넓어졌다. 예컨대, DMB 대역은 170MHz 내지 240 MHz 대역으로서, DMB 수신을 위해서 차량용 안테나가 수신해야할 무선 신호의 대역폭은 70MHz를 상회한다.

따라서, 종래의 고정길이 차량용 안테나의 경우 AV 시스템이 서비스하고자 하는 채널에 대하여 선택도가 1 이상을 만족하기 어려웠다. 여기서, 선택도란 무선 수신기에서 희망 신호와 불필요한 신호를 주파수의 차로 분리하는 능력의 정도이므로 선택도가 높아지면 원하는 신호를 다른 신호의 간섭을 받지 않고 수신할 수 있다는 의미이다. 즉, 고정길이 안테나를 사용하여 광대역에 걸친 주파수 신호를 수신하면 설정 채널의 신호에 다른 채널의 신호가 간섭되어 노이즈가 발생할 가능성이 높아진다.

또한, 고정길이의 안테나를 사용하여 넓은 대역의 주파수를 커버함으로써 전압정재파비(VSWR)도 크다는 단점이 있었다. 즉 DMB 대역 수신을 위한 안테나를 고정 길이 로드안테나로 구현하는 경우, VSWR이 2 이하인 주파수 대역폭은 15MHz에 불과하고, 그 이외의 대역에 대해서는 부정합이 심해져서 감쇄가 커진다.

이러한 문제를 개선하기 위하여 종래에는 튜너에 트랙킹회로 사용하거나, LP 또는 어레이 안테나를 사용하였으나, 전자의 경우 안테나의 초단 감쇄를 해결하지 못하였고, 후자의 경우 안테나 크기가 커서 실용화에 어려움이 있었다.

또한, 향후 새로운 주파수 대역을 이용하는 신규 서비스가 추가될수록 전술한 문제점은 더욱 증가할 것이다.

본 발명은 광대역에 걸쳐 수신 채널에 따라 물리적 안테나의 길이를 적응적으로 조정하고, 이에 따라 전압정재파비 및 선택도를 개선한 채널 트랙킹 안테나 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, RF 신호를 수신하기 위한 안테나와, 사용자에 의해 선택 채널을 입력받는 입력부와, 상기 선택 채널별 주파수를 고정시키는 신호를 출력하는 베이스밴드 처리부와, 상기 베이스밴드 처리부로부터 주파수를 고정하기 위한 신호를 입력받아 수신 RF 주파수를 고정시키는 VCO와, 상기 선택 채널별 주파수 대역에 따라 적어도 2개 이상의 전압값을 출력하는 구동신호 출력부와, 상기 구동신호 출력부의 출력 전압에 따라 상기 안테나의 길이를 조절하는 안테나 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템을 제공한다.

상기 구동신호 출력부는 상기 VCO로부터 출력되는 신호를 입력받고 샘플링하여 적어도 2개의 상이한 전압값을 출력하는 제1 샘플링 수단을 포함하는 구성을 취할 수 있으며, 또는 상기 선택 채널별 주파수를 고정시키는 신호를 출력하는 베이스밴드 처리부와, 상기 베이스밴드 처리부에서 출력된 신호를 샘플링하여 적어도 2개의 상이한 전압값을 출력하는 제2 샘플링 수단을 포함하여 VCO를 거치지 않고 곧바로 베이스밴드 처리부에서 출력된 신호에 기초하여 구동신호를 출력하도록 구성할 수 있다.

채널 트랙킹 안테나 시스템은 이와 달리 상기 선택 채널별로 대응하는 전압값을 사전에 저장해두는 메모리를 더 포함하고, 상기 구동신호 출력부는 상기 메모리에서 상기 선택채널별로 대응하는 전압값을 인출하여 그에 따른 전압을 출력하는 전압 출력부를 포함하여 구성할 수 있다.

안테나는 양호한 수신을 위하여 차량의 상측 철판부에 설치되어, 가로 및 세로 30cm의 도체 영역을 확보하는 것이 바람직하다.

한편, 안테나 구동부는 상기 안테나의 길이가 상기 선택된 채널의 중심 주파수 파장(λ)의 1/4에 해당되도록 상기 안테나의 길이를 조절하여, 넓은 주파수 대역의 신호에 대하여 양호한 선택도와 VSWR 값을 유지할 수 있도록 한다. 또한, 상기 안테나 구동부는, 상기 입력되는 전압에 의하여 구동되는 직류 모터와, 상기 직류 모터의 회전력에 의하여 안테나의 길이를 조절하는 구동 메카니즘을 통해서 안테나의 길이를 조절할 수 있다.

경우에 따라서 상기 구동신호 출력부의 구동신호를 승압하여 상기 구동부에 공급하는 부스터를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 면에 따라, 사용자가 채널을 선택하는 단계와, 상기 선택된 채널별 주파수 대역에 따라 적어도 2개 이상의 상이한 전압값을 가지는 구동 전압을 출력하는 단계와, 상기 출력된 구동 전압에 따라 상기 안테나 길이를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 제어방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 채널 트랙킹 안테나 시스템은 사용자에 의해 선택 채널을 입력받는 입력부(101)와, 상기 입력부(101)에 사전에 저장된 채널정보를 저장하는 메모리(103)와, 상기 입력부(101)에서 입력받은 채널별 주파수를 고정시키는 신호를 출력하는 베이스밴드 처리부(102)와, 상기 베이스밴드 처리부(102)로부터 주파수를 고정하기 위한 신호를 입력받아 RF 주파수를 고정시키는 VCO(104)와, 상기 VCO(104)의 복수 값의 출력전압을 샘플링하여 구동신호를 출력하는 구동신호 출력부(105)와, 상기 구동신호를 승압하는 부스터(106)와, 상기 부스터(106) 출력 전압을 구동 전원으로 사용하는 구동부(107)와, 구동부(107)에 의하여 채널별로 길이가 조절되는 안테나(108)를 포함한다.

입력부(101)는 차량내 AV 시스템의 전면에 부착되어 사용자에 의한 선택 채널을 입력받아 베이스밴드 처리부(102)로 입력된 채널의 정보를 전달한다.

여기서, 입력부(101)에 의한 선택 채널은 AM /FM 라디오, TV, DMB 방송의 채널이 될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 향후에 추가되는 무선 방송 채널을 포함한다.

메모리(103)는 수신 가능한 채널 정보를 저정한다. 즉, 사전에 자동 채널 탐색을 통하여 수신 가능 채널과 이와 대응되는 주파수를 저장하거나, 사용자의 조작에 의하여 특정 주파수를 특정 채널에 대응시켜 저장한다. 베이스밴드 처리부(102)로 입력되는 채널정보는 입력부(101)를 통해서 직접 입력될 수도 있고, 메모리(103)를 통해서 이전에 저장된 정보를 참조할 수도 있다. 또한 메모리(103)는 각 채널별로 대응대는 소정의 전압값을 저장하여 이를 구동신호 출력부(105)에 공급할 수 있다.

베이스밴드 처리부(102)는 내부에 비교기가 내장되어 있어 VCO(104)의 피드백 주파수와 입력부(101) 또는 메모리(103)에 의해 설정된 주파수를 내부의 비교기에서 비교하여 VCO(104)로 RF 주파수 고정 전압을 출력한다. 이 전압은 탱크 회로를 통해 LNA 밴드 튜닝을 위해 공급되어 채널별로 BPF의 Q(Quality Factor)를 향상시켜 튜너 전체 NF를 낮추는 역할 및 선택도를 향상시킨다.

VCO(Voltage Control Oscillator, 104)는 베이스밴드 처리부(102)의 출력전압을 입력받아 채널별 RF 주파수를 정확한 주파수로 보정한다. VCO(104)의 탱크회로를 통해 출력된 전압은 안테나 길이 조절을 위하여 구동신호 출력부(105)로 전송 된다.

구동신호 출력부(105)는 VCO(104) 탱크 회로에서 출력되는 전압을 또는 베이스밴드 처리부(102)로부터의 전압을 입력받아 샘플링 또는 증폭한다. 즉, 구동신호 출력부(105)는 100mV내지 1.8V에 걸친 21개 채널에 대응하는 전압값을 입력받아 예컨대, 세 개의 전압값으로 샘플링하여 출력한다. 세 개의 상이한 출력 전압값에 따라 안테나(108) 길이는 세 개의 상이한 길이로 제어될 수 있다.

즉, 도 3에 예시된 바와 같이, DMB 방송의 7 채널 내지 13 채널을 3개의 영역으로 나누어 인접한 2개 채널 또는 3개 채널당 안테나 길이를 변경시킴으로써, 대부분의 채널에서 양호한 선택도와 VSWR을 얻을 수 있도록 한다.

본 실시예에서는 인접한 2개 또는 3개 채널은 동일한 길이의 안테나를 이용하더라도 선택도와 VSWR의 차이가 크지 않으므로, 과도한 안테나 길이 조절을 피하기 위하여 인접한 2개 또는 3개 채널은 동일한 구동신호를 공유하는 방식을 취하였다.

그러나, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 각 채널별로 세분하여 안테나 길이를 제어하도록 구성할 수 있음은 물론이다.

부스터(106)는 구동신호 출력부(105)에서 출력되는 세 개 레벨의 전압을 입력받아 각각에 대하여 구동부(107) 내부의 모터 구동레벨만큼 승압시킨다. 일반적인 모터의 구동 레벨은 12V이므로 부스터(106)의 출력 전압을 12V 이상으로 승압 되는 것이 바람직하다. 이때, 구동부(107) 내부 모터의 동작 특성에 따라 부스터(106)가 생략될 수도 있다.

구동부(107)는 모터와 구동 메커니즘을 포함하여, 구동신호 출력부(105) 또는 부스터(106)의 출력 전압을 입력받아 그 전압값에 따라 안테나 길이를 조정하도록 구동한다. 안테나의 길이는 유압 또는 공압 방식으로 가변될 수 있으며, 이에 관한 모터 및 구동 메커니즘은 본 발명의 기술적 요지와 무관하므로 통상의 방식을 따르는 것으로 하고 구체적인 설명은 생략한다.

안테나(108)는 수신을 담당하며 구동부(107)의 구동에 따라 그 길이가 가변되는 가변길이 안테나이다. 이때, 안테나의 길이는 수신 채널의 중심 주파수 파장(λ)의 1/4의 길이가 되도록 제어되는 것이 바람직하다.

한편, 안테나(108) 설치시에 양호한 신호 수신을 위하여 안테나 주변에 가로 및 세로에 30Cm의 도체 영역을 확보하여 설치하는 것이 바람직하므로, 자동차 지붕 상면에 안테나를 설치하는 것이 좋다.

이상, 도 1을 참고하여 설명한 구성에서 구동신호 출력부(105)는 VCO(104)로부터 전압신호를 입력받고 있으나, 다른 실시예로서, VCO(104)를 거치지 않고 베이스밴드 처리부(102)로부터 직접 전압신호를 입력받거나 또는 메모리(103)로부터 각 채널별로 대응되는 전압값 데이터를 입력받을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템의 동작순서를 도시한 흐름도이다. 이하 도 2를 참조하여 설명한다.

사용자가 방송을 수신하고자 할 경우, 입력부(101)를 통해 사용자 채널 설정이 입력된다(S201).

그 다음, 입력된 채널에 대응되는 주파수를 고정시키기 위해 베이스밴드 처 리부(102)에서 VCO(104)로 전압신호를 출력한다(S202). 여기서, VCO(104)는 입력된 전압에 대응하여 주파수를 보정하여 출력하는데, 베이스밴드 처리부(102)의 비교기는 입력된 VCO(104)의 피드백 주파수와 출력하고자하는 주파수를 비교하여 전압을 출력하게 된다.

이어서, VCO(104)의 탱크 회로를 통해 출력된 전압이 구동신호 출력부(105)를 통해서 샘플링된다(S203). 이때, 구동신호 출력부(105)의 입력은 베이스밴드 처리부(102)에서 바로 출력하여 제어할 수도 있다. 바람직한 실시예에서 구동신호 출력부(105)는 21개 채널 입력을 3개의 채널로 샘플링하여 출력하고 이에 따라 안테나의 길이도 3단계로 조정하도록 프로그래밍된다.

예컨대, 구동신호 출력부(105)는 180MHz, 190MHz 및 206MHz의 주파수에 적합한 안테나 길이 제어를 위하여 각 주파수 별로 해당되는 구동신호를 출력한다. 구동부(107)는 구동신호에 따라 내부의 모터 및 구동 메커니즘을 통해 안테나 길이를 구동신호에 대응하는 주파수에 공진하도록 조절한다(S204). 이때, 구동신호는 부스터(106)를 경유하여 모터의 구동에 적합한 레벨로 신호를 승압하여 구동부(107)에 입력될 수 있다.

이어서, 구동부(107)내의 모터가 구동되어 안테나 길이를 채널별로 조정한다(S205).

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템의 전압정재파비를 나타낸 도표이다.

도시된 바와 같이, DMB 채널에 대해 기존의 로드안테나와 본 발명에 따른 채 널별 길이 조정 안테나의 중심 주파수, 안테나의 길이 및 전압정재파비를 측정/비교하여 나타내었다.

본 발명에 따른 채널별 길이 조정 안테나는 중심주파수 180MHz, 190MHz, 206MHz에 대해 각각 40Cm, 36Cm, 32Cm의 세가지 종류로 안테나 길이를 설정하도록 하여 전압정재파비를 측정하여 도시하였다. 본 발명에 따른 채널별 길이 조정 안테나가 전압정재파비(VSWR.new)의 측정 결과가 2.0 이내로 채널별 편차가 그다지 없는 것에 반하여, 중심 주파수와 안테나의 길이가 고정된 기존 로드안테나의 경우 전압정재파비(VSWR.old)가 측정 최대치 7에서 최소치 1.7로 채널별 편차가 크고 전압정재파비도 전체적으로 높게 측정되었다.

즉, 본 발명에 따른 채널별 길이 조정 안테나를 적용하면 차량용 안테나의 성능이 개선됨을 확인할 수 있다.

이상, 바람직한 실시예 및 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성에 대하여 설명하였다. 그러나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 채널 트랙킹 안테나 시스템을 적용하면 광대역에 걸쳐 수신 채널에 따라 물리적 안테나 길이를 적응적으로 조정하여 수신감도를 개선할 수 있으며 전대역에서 전압정재파비가 개선된 안테나를 설치하 여 운용할 수 있다.

Claims

RF 신호를 수신하기 위한 안테나와,

사용자에 의해 선택 채널을 입력받는 입력부와,

상기 선택 채널별 주파수를 고정시키는 신호를 출력하는 베이스밴드 처리부와,

상기 베이스밴드 처리부로부터 주파수를 고정하기 위한 신호를 입력받아 수신 RF 주파수를 고정시키는 VCO와,

상기 선택 채널별 주파수 대역에 따라 적어도 2개 이상의 전압값을 출력하는 구동신호 출력부와,

상기 구동신호 출력부의 출력 전압에 따라 상기 안테나의 길이를 조절하는 안테나 구동부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서, 상기 구동신호 출력부는,

상기 VCO로부터 출력되는 신호를 입력받고 샘플링하여 적어도 2개의 상이한 전압값을 출력하는 제1 샘플링 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서, 상기 구동신호 출력부는,

상기 베이스밴드 처리부에서 출력된 신호를 샘플링하여 적어도 2개의 상이한 전압값을 출력하는 제2 샘플링 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서,

상기 선택 채널별로 대응하는 전압값을 사전에 저장해두는 메모리를 더 포함하고,

상기 구동신호 출력부는 상기 메모리에서 상기 선택채널별로 대응하는 전압값을 인출하여 그에 따른 전압을 출력하는 전압 출력부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서, 상기 안테나는 차량의 상측 철판부에 설치되어, 가로 및 세로 30cm의 도체 영역을 확보하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서, 상기 안테나 구동부는 상기 안테나의 길이가 상기 선택된 채널의 중심 주파수 파장(λ)의 1/4에 해당되도록 상기 안테나의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서, 상기 안테나 구동부는,

상기 입력되는 전압에 의하여 구동되는 직류 모터와,

상기 직류 모터의 회전력에 의하여 안테나의 길이를 조절하는 구동 메카니즘

을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
제1항에 있어서,

상기 구동신호 출력부의 구동신호를 승압하여 상기 구동부에 공급하는 부스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 시스템.
사용자가 채널을 선택하는 단계와;

상기 선택된 채널별 주파수 대역에 따라 적어도 2개 이상의 상이한 전압값을 가지는 구동 전압을 출력하는 단계와,

상기 출력된 구동 전압에 따라 상기 안테나 길이를 조절하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 제어방법.
제9항에 있어서, 상기 안테나 길이 조절 단계는,

상기 선택된 채널의 중심주파수 파장(λ)의 1/4에 해당되도록 상기 안테나의 길이를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 트랙킹 안테나 제어방법.