KR20100049193A - 차량용 안테나 신호 분배 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나 신호 분배에 관한 것으로 특히 신호의 세기가 약한 약전계 시에는 증폭시켜 적정한 전계 수준을 유지하고 강전계 시에는 전계를 줄여서 RF(Radio Frequency) 소자의 포화를 방지하고 또한 하나의 신호를 두 개의 출력 신호로 만들어 제공하는 차량용 안테나 신호 분배 장치에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 안테나로부터 수신되는 신호의 세기를 파악하는 검출부와 전계의 세기에 따라서 신호를 감쇄시키는 신호 감쇄부와 전계의 세기가 약한 경우 증폭시키는 신호 증폭부와 하나의 무선 신호를 두 개의 출력 신호로 생성하여 제공하고 양방향으로 분배할 수 있는 파워 디바이더부를 이용하여 차량에서 보다 원활하게 무선 신호를 수신하여 활용하는 차량용 안테나 신호 분배 장치이다.

무선신호, 안테나, 분배, 전계, 감쇄, 증폭.

Description

차량용 안테나 신호 분배 장치 {Antenna signal distribution apparatus for vehicle}

본 발명은 안테나 신호 분배에 관한 것으로 보다 상세하게는 신호의 세기가 약한 약전계 시에는 증폭시켜 적정한 전계 수준을 유지하고 강전계 시에는 전계를 줄여서 RF(Radio Frequency) 소자의 포화를 방지하고 또한 하나의 신호를 두 개의 출력 신호로 만들어 제공하는 차량용 안테나 신호 분배 장치에 관한 것이다.

안테나(antenna)는 전자파 에너지를 송신 또는 수신하기 위해 설치하는 장치로 전파를 공중으로 발사하거나 받는 도체를 말한다. 무선 호출 시스템의 안테나는 송신기의 출력을 공간에 효율적으로 방사하기 위한 것으로 무선 호출 시스템의 목적 및 특성상 공용기(combiner)를 사용하여 안테나 수를 적게 구성하는 것이 일반적이다. 안테나는 무지향성 수직 안테나를 사용한다. 일반적으로 안테나는 진폭 변조(AM)나 주파수 변조(FM)된 전파를 공중으로 방사하기 위한 시설을 말한다. 전기 에너지를 전자파 에너지로 전자파 에너지를 전기 에너지로 바꾸어 주는 방식이다.

이하, 종래의 안테나를 설명한다.

선출원 특허 수신신호의 전계강도 제어회로는 안테나를 통해서 입력되는 신 호의 이득을 증폭하는 저잡음 증폭기의 전단에 신호이득을 감쇄하는 신호레벨 감쇄부를 구비하여 입력되는 신호가 약전계인 경우 그대로 수신하고, 강전계인 경우 신호 이득을 감쇄한 후 수신하도록 함으로써, 강전계로 인한 비트 및 혼신을 방지한다.

선출원 특허는 안테나를 통해서 약전계 신호 입력시 자동이득제어신호에 의하여 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와, 자동이득제어신호에 따른 전압을 출력하는 전압출력부와, 전압 출력부에서 출력되는 전압에 따라 신호 레벨을 감쇄하는 신호레벨 감쇄부를 포함하여 이루어진다. 선출원 특허는 자동이득 제어신호가 외부 PLL(phase locked loop) 에서 제공되는 형태이며 주파수 대역이 주로 TV VHF(very high frequency) 대역을 전제로 한 기술이다.

또한 종래의 고주파 신호 분배장치는 하나의 안테나를 이용하여 고주파 신호를 수신해서 다수의 RF신호(무선 주파수신호)를 공급할 수 있는 고주파 신호 분배장치에 관한 것으로써, 안테나를 통해서 RF 입력단자로 들어오는 안테나 신호를 임피던스 매칭부에서 임피던스를 매칭시키고, 출력 분배 회로를 통해서 두 개의 출력으로 나가게 된다. 이때 하나의 RF 입력을 받아서 두 개 이상의 RF 입력을 만드는 경우에 전계 강도와 상관 없이 이론적으로 하나의 RF 입력 추가시 각각 약 3dB, 실제 4dB 이상의 입력 손실이 발생하게 된다. 이 경우 약전계에서 수신하는 경우 하나의 안테나 입력을 받아 수신하는 경우보다 수신 성능이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결한 것으로, 본 발명은 별도의 제어신호를 내장한 회로로 구현하여 외부의 제어 신호가 필요 없이 이득의 제어가 가능하며, 수신되는 무선신호가 강전계인 경우에는 감쇄시키고 약전계인 경우에는 증폭시키며 하나의 신호를 두 개의 저감이 없는 신호로 생성하여 분배 제공하는 차량용 안테나 신호 분배 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 차량의 안테나로부터 수신되는 신호의 세기를 파악하는 검출부와 전계의 세기에 따라서 신호를 감쇄시키는 신호 감쇄부와 전계의 세기가 약한 경우 증폭시키는 신호 증폭부와 하나의 무선 신호를 두 개의 출력 신호로 생성하여 제공하고 양방향으로 분배할 수 있는 파워 디바이더부를 이용하여 차량에서 보다 원활하게 무선 신호를 수신하여 활용하는 차량용 안테나 신호 분배 장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 차량의 안테나로부터 수신되는 무선 신호의 전계 세기를 전압으로 변환하여 약전계 또는 강전계 인지를 파악하는 검출부와, 신호가 강전계이면 감쇄시키는 신호 감쇄부와, 신호가 약전계이면 증폭시키는 신호 증폭부 및 신호 증폭부로부터 수신되는 하나의 무선 신호를 두 개의 출력 신호로 생성하여 제공하는 파워 디바이더부를 포함함을 특징으로 한다.

또한 안테나는 라디오 또는 DMB 방송 수신용 안테나를 포함함을 특징으로 하 며, 검출부는 무선 신호의 전계 세기를 전압으로 변환하여 약전계인지 강전계인지 판별하도록 하는 RF 쇼트키 다이오드와, RF 쇼트키 다이오드의 출력값과 기준입력을 비교하여 출력하는 비교기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 신호 감쇄부는 검출부에서 판별한 상기 신호의 세기가 임계치 이상의 강전계이면 RF 핀다이오드를 통하여 전압 조정에 의한 저항값을 제어하여 상기 신호의 전계 세기를 감쇄시키며, 신호 증폭부는 검출부에서 판별한 상기 신호의 세기가 임계치 이하의 약전계이면 상기 신호를 곧바로 수신하여 두 개의 RF 증폭기로 증폭시켜 제공함을 특징으로 한다.

또한 파워 디바이더부는 상기 신호 증폭부로부터 수신되는 신호는 커패시터와 인덕터를 이용하여 두개의 신호로 생성하여 제공함을 특징으로 한다.

본 발명은 지상파 DMB 신호 수신시 하나의 무선 신호를 수신하면 입력손실을 최소화하여 두 개의 DMB 신호를 만들어 제공하는 장치나 연결 커넥터에 적용이 가능하다.

또한 라디오 안테나로 수신되는 무선 신호 하나를 이용하여 두 개의 수신기를 구동하는 경우에도 수신 성능에 저감이 없는 상태로 수신이 가능하다.

또한 본 발명은 하나의 FM 라디오 RF 신호를 입력 받아 두 개의 RF 신호로 생성 분배하고 하나는 라디오 방송 수신용으로 사용하고 다른 하나는 데이터 방송 수신용으로 활용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 차량용 안테나 신호 분배 장치에 관한 것으로 수신되는 무선 신호의 세기가 약한 약전계 시는 증폭시켜 적정한 전계 수준을 유지시키고 강전계 시에는 전계를 줄여서 RF 소자의 포화를 방지하고 하나의 신호를 적정한 세기를 가지는 두 개의 출력 신호로 만들어 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 구성도이다.

도면을 참조하면 본 발명의 차량용 안테나 신호 분배 장치는 검출부(30), 신호감쇄부(40), 신호증폭부(50) 및 파워디바이더부(60)를 포함하여 구성된다.

검출부(30)는 RF 쇼트키 다이오드(32)와 비교기(34), 신호감쇄부(40)는 RF 핀다이오드(42), 신호증폭부(50)는 RF 증폭기(52)를 포함하여 이루어진다.

검출부(30)는 안테나로부터 입력되는 신호를 커패시터(Capacitor)를 통해 RF 쇼트키 다이오드(32)에 전달시키고 RF 쇼트키 다이오드(32)는 입력되는 RF신호를 정류하여 신호레벨의 크기에 따라 DC 출력값으로 비교기(34)(OP-AMP)에 입력되도록 한다.

검출부(30)의 비교기(34)는 OP-AMP의 적분회로로 구성하며 기준(Reference) 입력대비 RF 쇼트키 다이오드(32)의 DC 출력 값을 비교하여 기준(Reference) 값 이상이 입력되면 적분회로를 통해 OP-AMP의 DC 전압 출력이 나타내도록 한다.

신호 감쇄부(50)는 RF 핀다이오드(42)로 구성되며, RF 핀다이오드(42)는 순방향으로 전압 인가 시 DC 전류량에 따라 저항값이 바뀌는 특성을 이용하여 안테나 입력단의 신호선에 병렬로 연결하여 DC 전류량이 커짐에 따라 RF 신호선의 감쇄가 많이 되도록 구성한다.

신호증폭부(50)는 신호 감쇄부(40)를 통해 나온 신호가 밴드패스 필터와 RF 증폭기(52)를 거쳐 파워디바이더부(60)를 통하게 되면 약전계 신호의 손실은 RF 증폭기(52)가 보상하게 되며 최종적으로 RF 수신단에 입력대비 이득이 있는 신호를 공급하게 된다.

파워디바이더부(60)는 신호증폭부(50)로부터 수신되는 하나의 RF신호를 증폭하여 2개의 출력으로 분배할 수 있으며, 또한 고주파 신호를 양방향으로 분배할 수 있다는 매우 뛰어난 효과도 있다.

도면을 참조하여 강전계 수신시와 약전계 수신시의 동작을 설명한다.

검출부(30)는 안테나를 통하여 수신되는 RF 신호를 수신하면 전계의 세기를 RF 쇼트키 다이오드(32)를 이용하여 파악하며 전계의 세기가 임계치 이상을 넘은 강전계 신호인 경우 신호감쇄부(40)를 제어하여 RF 핀다이오드(42)를 통하여 RF 신호 레벨을 적정수준으로 감쇄시켜 RF 수신단이 포화되지 않는 상태의 수준으로 전계의 세기를 조정하여 안정적인 수신과 다이나믹 레인지(Dynamic range)를 유지 하도록 제어한다.

신호감쇄부(40)의 RF 핀다이오드(PIN-Diode)(42)는 강전계 신호의 감쇄를 처리하기 위해 RF 칩 입력 제한용으로 사용된다.

검출부(30)에서 안테나로부터 수신되는 RF 신호를 RF 쇼트키 다이오드(Shottky Diode)(32)를 이용하여 검출한 결과 약전계로 파악되면 신호는 감쇄시키지 않고 곧바로 신호증폭부(50)의 RF 증폭기(52)에서 수신신호를 증폭하여 양질의 신호를 RF 수신단에 공급한다.

검출부(30)는 RF 신호 레벨을 전압으로 출력하는 RF 쇼트키 다이오드(32)를 이용하여 수신 신호의 전계의 세기를 파악한다.

파워디바이더부(60)는 신호증폭부(50)로부터 수신되는 하나의 RF신호를 증폭하여 2개의 출력으로 분배할 수 있으며, 또한 고주파 신호를 양방향으로 분배할 수 있다는 매우 뛰어난 효과도 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 검출부(30)의 회로도 이다.

회로도의 주요 구성을 위주로 설명하면 검출부(30)는 PDET 단자를 통해 RF 전계를 감시하여 전계강도가 높아지면 RF 쇼트키 다이오드(Shottky Diode)(32) U6을 턴 온시켜 비교기(34) U5를 거쳐 PIN_CTL을 출력하게 된다. PIN_CTL을 제어하여 강전계 시에 신호감쇄를 제어한다.

이때 U6 (HSMS2815)는 RF 쇼트키 다이오드(32)로서 전계를 감시하여 적정 전계에 도달하도록 동작하여 후단의 회로에 전류를 공급한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 신호감쇄부(40)의 회로도 이다.

회로도의 주요 구성을 위주로 설명하면 PIN_CTL 단자에 1.7V 이상의 전압이 인가되면 RF 핀다이오드(PIN-Diode)(42) D3의 직렬 저항이 늘어나면서 중전계 수준의 전계강도를 유지하게 된다.

PIN_CTL 단자에 0.3V 이하의 전압이 인가되면 RF 핀다이오드(PIN-Diode)(42) D3의 직렬 저항이 줄어들어 전계 강도는 그대로 손실 없이 후단의 회로에 전해지게 된다.

D3과 D4 (BAR64-03W)는 RF 핀다이오드(PIN-Diode)(42)로서 양단의 전압을 조정하여 직렬저항을 제어함으로써 전계의 세기를 원하는 대로 감쇄시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 PIN_CTL 단자에 0.3V 이하의 전압이 인가되면 약전계로 판단하여 그대로 신호증폭부(50)로 제공하고, PIN_CTL 단자에 1.7V 이상의 전압이 인가되면 강전계로 판단되어 RF 핀다이오드(PIN-Diode)(42)를 이용하여 신호감쇄를 처리한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 신호증폭부(50)의 회로도 이다.

회로도의 주요 구성을 위주로 설명하면 RF-IN을 거쳐서 들어온 신호를 2개의 RF 증폭기(52) U1과 U2 를 거쳐 증폭하게 된다. 이때 AM 대역의 경우 약 40dB 정도 증폭이 되어 분기 후에도 신호강도가 전혀 약화되지 않는 특성을 갖는다. FM 대역은 3dB 정도가 증폭되어 분기 후의 손실을 보상하게 된다.

한편 전원은 별도로 공급되는 것이 아니라 신호선에 DC를 실어서 보내는 팬텀 피드방식으로 증폭기를 위한 전원을 공급한다.

전술한 선출원 특허의 경우 주파수 대역이 본 발명과는 다르며 주로 TV VHF 대역을 전제로 한 기술이다.

본 발명에서 사용하는 신호증폭부(50)의 RF 신호 증폭기(52)는 아주 적은 노이즈 값을 가지며 신호 이득은 23dB로서 아주 우수한 증폭률을 가진다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 파워디바이더부(60)의 회로도 이다.

회로도의 주요 구성을 위주로 설명하면 수신된 하나의 RF 입력이 커패시터 C34를 통과한 신호는 파워 디바이더를 구성하는 인덕터 L8과 L9를 거쳐 2개의 패스(Path)로 내보내어 두개의 신호를 생성하여 제공한다. 이때 커패시터 C32, C33, C34는 DC 전압을 막는 DC 블록의 역할을 하게 된다.

U3은 RF1의 신호선에 실려온 DC 전압을 입력전압으로 사용하여 5V의 전압을 증폭부에 공급하게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명은 차량의 라디오나 DMB 방송을 수신하는 안테나로부터 신호를 수신하여 분배하는 것으로, 약전계의 신호가 수신되면 자동으로 이득을 제어하기 위해 RF 증폭기로 증폭하여 제공하고, 강전계의 신호가 수신되면 적정 레벨로 감쇄하여 제공하며, 하나의 무선신호를 수신 성능의 저감이 없는 2개의 신호로 제공한다.

지금까지 본 발명의 실시 예의 구성 및 동작에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형을 가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의 해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 검출부의 회로도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 신호감쇄부의 회로도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 신호증폭부의 회로도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 차량용 안테나 신호 분배 장치의 파워디바이더부의 회로도.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

30: 검출부 32: RF 쇼트키 다이오드

34: 비교기 40: 신호감쇄부

42: RF 핀다이오드 50: 신호증폭부

52: RF 증폭기 60: 파워디바이더부

Claims (6)

1. 차량의 안테나로부터 수신되는 무선 신호의 전계 세기를 전압으로 변환하여 약전계 또는 강전계 인지를 파악하는 검출부와;

   상기 신호가 강전계이면 감쇄시키는 신호 감쇄부와;

   상기 신호가 약전계이면 증폭시키는 신호 증폭부; 및

   상기 신호 증폭부로부터 수신되는 하나의 무선 신호를 두 개의 출력 신호로 생성하여 제공하는 파워 디바이더부를 포함함을 특징으로 하는 차량용 안테나 신호 분배 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 안테나는 라디오 또는 DMB 방송 수신용 안테나를 포함함을 특징으로 하는 차량용 안테나 신호 분배 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 검출부는 무선 신호의 전계 세기를 전압으로 변환하여 약전계인지 강전계인지 판별하도록 하는 RF 쇼트키 다이오드와;

   상기 RF 쇼트키 다이오드의 출력값과 기준입력을 비교하여 출력하는 비교기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 안테나 신호 분배 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 감쇄부는 상기 검출부에서 판별한 상기 신호의 세기가 임계치 이상의 강전계이면 RF 핀다이오드를 통하여 전압 조정에 의한 저항값을 제어하여 상기 신호의 전계 세기를 감쇄시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 차량용 안테나 신호 분배 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 증폭부는 상기 검출부에서 판별한 상기 신호의 세기가 임계치 이하의 약전계이면 상기 신호를 곧바로 수신하여 두 개의 RF 증폭기로 증폭시켜 제공함을 특징으로 하는 차량용 안테나 신호 분배 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 파워 디바이더부는 상기 신호 증폭부로부터 수신되는 신호를 커패시터와 인덕터를 이용하여 두개의 신호로 생성하여 제공함을 특징으로 하는 차량용 안테나 신호 분배 장치.

Images