KR20100134541A - 차량에서 다이버시티 기능을 갖는 무선 수신용 안테나 - Google Patents

차량에서 다이버시티 기능을 갖는 무선 수신용 안테나 Download PDF

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KR20100134541A
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antenna connection
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헤인즈 린덴메이어
스테판 린덴메이어
요핸 호프
레오폴드 레이터
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델피 델코 일렉트로닉스 유럽 게엠베하
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Abstract

전기적 도전성 차체의 차량 창(1)에서, 고주파수 범위 위의 주파수들의 수신을 위해 무선 수신용 안테나가 임프린트된 가열 필드와 함께 배치되고, 이 필드는 상부 창 에지(12)의 근처로 연장되며, 안테나는 고주파수 절연 분리 네트워크들(17)을 통해 가열하기 위한 직류 전류를 공급하기 위해, 가열 필드의 측면 에지들에 위치한 버스 바들(4a, b) 및 수평 배치된 열 도전체들(5)로 이루어지며, 이로써, 도전체(7)를 통해 안테나 접속 콘택트(8b, 8c, 8d)에 이 가열 필드를 접속하는 것에 의해 적어도 하나의 안테나가 형성된다. 차량 내부로의 수신 신호들의 전기적 스루-결합(10)을 갖고, 안테나 풋 포인트(antenna foot point)에 안테나 접속 콘택트(8a)를 갖는 막대 안테나(11)가 저주파수들과 고주파수 범위 위의 주파수 양쪽의 신호들을 수신하기 위해, 차량의 외피(2a) 상에 존재하고, 상부 창 에지의 근처에 부착된다. 막대 안테나(11)의 안테나 접속 콘택트(8a) 및 차량 창 유리(1) 상의 적어도 하나의 안테나 접속 콘택트(8b, 8c, 8d), 또한 금속 차체에의 접지 접속(3)이, 고주파수 범위 위의 주파수들을 위한 적어도 2개의 다이버시티 안테나의 안테나 접속 포인트(8)의 공간 영역에서 결합되고, 기하학적으로 넓은 이 안테나 접속 포인트(8)은 이 주파수 범위의 파장의 1/15보다 작다. 안테나 모듈(22)이 안테나 접속 포인트(8)의 영역 내에 존재하고, 여기에는 양쪽 주파수 범위들에서의 신호 증폭을 위해 요구되는 모든 전자 컴포넌트가 포함되고, 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)의 수신 신호들이 접속 라인들(26)을 통해 이 모듈, 그리고 접지 접속(3)에 전달되고, 양쪽 주파수 범위들의 그의 출력 신호들은 차폐된 HF 라인(21)을 통해 수신기에 전달된다.

Description

차량에서 다이버시티 기능을 갖는 무선 수신용 안테나{ANTENNA FOR RADIO RECEPTION WITH DIVERSITY FUNCTION IN A VEHICLE}
본 발명은 고주파 범위보다 높은 주파수들의 수신을 위해, 상부 창 에지(12)의 근방으로 연장하는 임프린트된 가열 필드, 수평으로 배치된 열 도전체(5), 및 가열 필드의 측면 에지들에 위치되어 고주파 절연 분리 네트워크(17)를 통해 가열을 위한 직류 전류를 공급하기 위해 버스 바들(4a, 4b)과 함께 차량 창(1)에 배치되는 무선 수신용 안테나에 관한 것으로, 이러한 가열 필드를 도전체(7)를 통해 안테나 접속 콘택트(8b, 8c, 8d)에 접속함으로써 적어도 하나의 안테나가 형성된다.
이러한 유형의 안테나들은, 예를 들어, DE 3618452.A1 및 offenlegungsschrift[공개 조사를 위해 공개된 심사 특허] DE 3719692 A1으로부터 공지되어 있다. 이러한 안테나들의 경우, 창 위의 가열 필드(들)는 또한 미터 웨이브 범위, 즉 30 MHz를 넘는 주파수 범위, 환언하면 고주파 범위를 넘는 범위에서 신호들의 수신을 위해 이용된다. 다이버시티 안테나들을 형성하기 위한 안테나 접속들은 버스 바들 상에 위치되고, 각 경우에, 도전성 차체의 형태로 일반적으로 전체 창 유리를 둘러싸는 금속 프레임의 한 점에 위치되는데, 그 점은 버스 바 상의 접속 포인트에 인접한다. 이러한 접속에서, 버스 바들과 프레임의 상이한 위치들에서 안테나 다이버시티 시스템 내의 추가 처리를 위해, 서로 다른 수신 신호들을 캡처하는 가능성이 이용된다. 단일 유리창의 경우, 안테나 도전체들 및 열 도전체들은 유리 위에 임프린트된 도전체들이다. 가열 필드에의 전기 접속들에 의해 부가적인 다이버시티 안테나들을 형성하는 가능성을 고안하기 위해, 가열 필드 내에서, 부분적으로 열 도전체들에 열십자로 가이드되는 안테나 커넥터들을 형성하는 것이 DE 3914424에 제안되어 있는데, 이 안테나 도전체들과 함께 안테나 도전체들이 교차점들에 낮은 저항으로 접속되어 있다. 온보드 네트워크로부터 버스 바들을 분리하는 고주파 유형에 대해서는, 온보드 네트워크에 의해 가열을 위한 직류 전류가 공급되기 때문에 적합한 분리 네트워크가 사용되는데, 예를 들어 DE 3618452, 도 7, 블록 6a, 6b, 6c, 6d 및 DE 3719692 A1, 도 1, 블록 6a, 6b, 6c, 6d에서 볼 수 있다. 이러한 분리 네트워크들은 주파수 범위를 위해 고저항 방식으로 구성되어야 한다. 이것은 고주파 범위 이상에서 합리적인 비용으로 가능하다. 저주파에서는, 그러한 분리 네트워크의 높은 임피던스는 단지 고비용으로 및 이들 네트워크들에 대한 비교적 큰 공간 요구조건에서 실현될 수 있는데, 그 이유는 높은 가열 전류 때문이다.
무선 안테나들을 형성하기 위해, 고주파 범위 이상의 주파수 범위(VHF, UHF) 및 저주파 범위(LMS[long/medium/short]) 양자를 커버할 필요가 있다. 따라서, offenlegungsschrift DE 3719692 A1 및 DE 3914424 C2(도 14)에는, 가열 필드 위의 프리 영역에서 저주파수(LMS)를 수신하기 위한 비용-합리적인 별도 구조를 제공하는 것이 제안되어 있다.
이들 공지된 안테나들은 저주파수(LMS)의 수신을 위한 별도 구조를 형성하기 위해, 가열 필드 위에 만족스러운 안테나 기능을 실현하기에 충분히 큰 프리 영역이 필요하다는 단점을 갖고 있다. 특히, 저가 차량 등급의 경우, 실제로 가열 필드가 창의 전면을 덮고 있고, 게다가, 창의 구멍이 종종 매우 작은 특수한 문제가 있다. 이로 인해, 충분한 다이버시티 효율을 가진 만족스러운 다이버시티 기능을 형성하는 것이 부가적으로 어렵다. 또한, 이러한 차량 등급에서는 낮은 비용이 특별히 중요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 진술된 유형의 안테나의 경우, 고주파 범위(VHF) 이상에서 양호한 다이버시티 기능을 동시에 가지면서, 특히 비용-합리적인 방식으로 낮은 무선 주파수들(LMS)의 수신을 실현하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 독립 청구항의 특징부에 있는 특징에 의해 실현된다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 도면에 도시되고 이하에 상세히 기술될 것이다.
USW(ultra-short wave) 주파수 범위에 대한 안테나 다이버시티를 갖는 차량들 내의 AM/FM 무선 수신을 위한 안테나들은 수년 동안 알려져 왔으나, 현재까지 고가 등급들의 차량에 대해서만 일반적이었다. 그러한 차량들은 그 크기 때문에 일반적으로 대형 치수들의 후방 유리창들을 갖고, 이에 의해 가열 필드(heating field) 위에 저 LMS 주파수 범위에서의 수신을 위한 개별적인 구조를 형성할 수 있기 때문에, 이러한 주파수 범위에 대해 저가의 안테나를 구성할 수 있게 된다. 이와 반대로, 주로 가열 필드는 비용-합리적인 방식으로 LMS 수신에 이용될 수 없기 때문에, 다이버시티 기술은 더 작은 차량들의 무선 안테나들에 대해 일반적으로 될 수 없었다. 대신, HF 라인들 및 플러그 접속들에 대한 많은 노력 및 비용을 요구하고, 분산된 방식으로 배치되고, 다중 안테나 모듈들을 갖는 안테나 다이버시티 시스템들이 생겼다. 따라서, 본 발명은 고성능이지만 그럼에도 불구하고, USW 주파수 범위에 대해 차량들에서 안테나 다이버시티 기능을 갖는 AM/FM 무선 수신을 위한 저가의 아테나를 구성하는데 주된 목적이 있다. 자동차 구조에서, 플러그 접속과 관련하여 특히 상이한 어셈블리 위치들에 접착되어야 하는 모듈의 수, 및 요구되는 케이블 비용으로부터 고비용이 발생한다는 것이 나타나 있다. 이와 반대로, 전자 수단을 위한 비용이 더 커지면 특히 큰 수에서는 상대적으로 저 비용이 된다. 본 발명은 안테나 다이버시티를 갖는 차량들에서의 AM/FM 무선 수신을 위한 고성능 안테나가 기계적인 컴포턴트들에 대한 최소의 비용으로 비싸지 않게 구성될 수 있다는 장점을 가져오고, 따라서 작은 차량들에서 이용하기에도 적당할 수 있다.
본 발명의 중요한 특징은, 상부 창 에지 근방의 안테나 풋 포인트(foot point)에서 그것의 안테나 접속 콘택트(8a)를 갖는 간단한 막대 안테나(rod antenna)를 이용하는 것이고, 안테나 신호들 모두는, 개별적인 다이버시티 안테나들의 모든 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)이 조직화되어 있는 안테나 접속 위치(8)로서 지정된 지역의 공간 영역에서 모아진다. 본 발명에 따르면, 막대 안테나(11)의 풋 포인트는 따라서, 안테나 접속 포인트(8)의 공간 영역에 놓이고, 가열 필드로부터의 접속들로부터 획득한 USW 범위의 신호들은 도전체(7)들을 통해, 막대 안테나의 풋 포인트 근처로, 안테나 접속 포인트(8)의 공간 영역 내의 창 유리에 위치된 안테나 접속 콘택트들(8b, 8c, 8d)로 전달된다. 본 발명에 따르면, 양 주파수 범위들에서의 신호 증폭 및 안테나 다이버시티 기능을 위해 요구되는 모든 전자 컴포넌트들을 포함하는 안테나 모듈(22)은, 안테나 접속 포인트(8)의 영역 내에 접착되는 것도 더 요구된다. 본 발명에 따르면, 이러한 안테나 접속 포인트(8)의 기하학적 확장이 USW 범위의 파장의 1/15보다 더 작게 되도록 선택되는 요구로 인해, 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)과 안테나 모듈(22) 사이의 급전선들은 고주파수 범위 이상의 주파수들(USW 주파수들)에 대한 파장과 비교하여 더 짧게 되며, 그들의 저 주파수 의존성은 안테나 모듈(22)에 위치된 증폭기들의 설계에 포함될 수 있고, 전자 컴포넌트들은 본 발명에 따라 안테나 모듈(22)의 외측에 이용되지 않는다. 이는 다이버시티 기능을 갖는 비용-합리적인 무선 안테나를 구성하는 것에 크게 기여하여, 저가 등급의 차량들에서의 이용을 위해 고려될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도전성 차체에서, 차량 창(1)에, 고주파수 범위보다 높은 주파수들을 수신하기 위해, 임프린트된 가열 필드(imprinted heating field)와 함께 배치되는 무선 수신용 안테나 시스템이 제공된다. 상기 필드는 상부 창 에지(12)의 근방까지 연장되고, 고주파수-절연성 분리 네트워크들(high-frequency-insulating uncoupling networks)(17)에 의해 가열용 직류 전류를 공급하기 위해, 상기 가열 필드의 측면 에지들에 위치되는 버스 바들(4a, 4b) 및 수평으로 배치된 열 전도체들(5)을 포함하고, 도전체(7)에 의해 안테나 접속 콘택트(8b, 8c, 8d)에 상기 가열 필드를 접속함으로써 적어도 하나의 안테나가 형성되고, 상기 무선 수신용 안테나 시스템은, 안테나 풋 포인트에 안테나 접속 콘택트(8a)를 갖고, 차량 내부로의 수신 신호들의 전기적 스루-결합(10)을 갖는 막대 안테나(11)가 낮은 주파수들 및 고주파수 범위보다 높은 주파수들 양자의 신호들을 수신하기 위해 차량의 외피(2a) 상에 존재하고 상부 창 에지의 근방에 고정되고, 분리 네트워크들(17)은 상기 고주파수 범위를 위하여는 높은 저항 방식(high-ohm manner)으로, 그리고 낮은 주파수 범위를 위하여는 낮은 저항 방식(low-ohm manner)으로 구성되고, 상기 막대 안테나(11)의 막대 길이는 40cm 이하가 되도록 구성되고, 상기 막대 안테나(11)의 안테나 접속 콘택트(8a)와, 상기 차량 창 유리(1) 상의 적어도 하나의 안테나 접속 콘택트(8b, 8c, 8d)와, 금속 차체에의 접지 접속(3)이 고주파수 범위보다 높은 주파수들을 위해 적어도 두개의 다이버시티 안테나의 안테나 접속 포인트(8)의 공간 영역에서 결합되고, 상기 안테나 접속 포인트(8)의 기하학적 공간은 이 주파수 범위 내의 파장의 1/15보다 작고, 안테나 모듈(22)이 상기 안테나 접속 포인트(8)의 영역 내에 존재하고, 상기 안테나 접속 포인트(8)의 영역 내에는 두개의 주파수 범위들 내의 신호의 증폭을 위해 필요한 모든 전자 컴포넌트들이 포함되고, 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)의 수신 신호들이 접속 라인들(26)에 의해 상기 모듈에, 그리고 상기 접지 접속(3)에 전달되고, 두개의 주파수 범위의 상기 안테나 모듈의 출력 신호들은 차폐된 HF 라인(21)에 의해 수신기에 전달될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 막대 안테나(11)는 상기 창 유리(1)의 외부에 고정된 평면형 도전성 안테나 풋 포인트(13)와 함께 구성되고, 용량성 대향면(14)이 상기 창 유리(1)의 반대쪽 내부 표면 상에 형성되고, 안테나 접속 콘택트(8a)가 제공되어, 상기 수신 신호들의 상기 차량의 내부로의 용량성 스루-결합(10)을 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 접속 포인트(8)와, 용량성 스루-결합(10)을 갖는 막대 안테나(11)는 상기 창 유리(1)의 대략 수평 중심에 고정되고, 두개의 버스 바(4a, 4b) 중 적어도 하나는 제1 안테나 도전체(6a, 6b)로서 이용되고, 각 경우에, 제2 도전체 부분(7)은 상부 창 에지와 실질적으로 평행하게 가이드되고, 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)은 상기 창 유리(1)의 내부에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 안테나 도전체(6c)가 상기 창 유리(1)의 대략 수평 중심에 형성되고, 최상부 열 전도체와의 교차점은 상기 안테나 접속 포인트(8)의 공간 영역에 들어오고, 상기 안테나 접속 콘택트(8d)는 상기 안테나 접속 포인트(8)의 공간 영역에 형성되어, 상기 안테나의 제2 안테나 도전체(7)가 제거될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 서로 평행한 두개의 제1 안테나 도전체들(6c)은 상기 창 유리(1)의 수평 중심에 대략 대칭적으로 가이드되고, 두개의 안테나 도전체들(7)에 의해 서로 접속되고, 상기 안테나 접속 콘택트(8d)와 함께 접속될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 접속 포인트(8)와, 용량성 스루-결합(10)을 갖는 막대 안테나(11)는 상기 창 유리의 두개의 상부 코너들 중 하나의 근방에 부착되고, 상기 두개의 버스 바들(4a, 4b) 중 적어도 하나는 제1 안테나 도전체(6a, 6b)로서 이용되고, 상기 안테나 접속 포인트(8)로부터 떨어져 있는 버스 바(4a)의 경우에, 관련된 제2 도전체 부분(7)이 상기 상부 창 에지와 실질적으로 평행하게 가이드되어 그 거리를 브리지(bridge)하고, 상기 안테나 접속 포인트(8)와 가까이 있는 버스 바(4b)의 경우에, 그의 상단이 상기 안테나 접속 포인트(8)의 영역 내에 있고, 관련된 안테나 접속 콘택트(8c)는 도전성 방식으로 상기 버스 바(4b)와 접속될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 모듈(22)은 상기 창 유리(1)의 내부 상에 부착되고, 도전성 접속부들(25)은 두개의 주파수 범위들에서 신호의 증폭 및 안테나 다이버시티 기능을 위해 요구되는 전자적 및 전기적 컴포넌트들과 상기 창문 상에 임프린트된 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d) 사이에 생성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 막대 안테나(11)는 전기적 도전성 차체의 외부 표면 상에 부착되고, 수신 신호들의 차량의 내부로의 스루-결합(10)이 관통 스루-결합(29)으로서 구성되고 접속 라인(26)에 의해 안테나 모듈(22)을 통과될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 모듈(22)은 도전성 차체(2) 상에 부착되고, 고주파수 범위보다 높은 주파수 범위의 수신 신호들은 창 유리 상에 임프린트된 안테나 접속 콘택트들(8b, 8c, 8d)로부터 접속 라인들(26)을 경유하여 안테나 모듈(22)에 전달될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 다이버시티에 관하여, 상이한 수신 신호를 선택하기 위한 스위칭 디바이스를 갖는 안테나 다이버시티 모듈(28) 및 평가 회로가 상기 안테나 모듈(22)에 존재하고, 상기 평가 회로는 간섭이 발생하면, 상기 수신기(44)에, 다이버시티에 관하여, 상이한 수신 신호를 가이드하기 위해, 상기 수신기(44)에 막 도달한 수신 신호의 품질을 평가하며, - 상기 입력측 신호 경로(39a)를 분기하는 것에 의해, 적어도 하나의 제1 개별 신호 경로 및 하나의 제2 개별 신호 경로(35, 36)가 상기 안테나 다이버시티 모듈(28)에 존재하고, 이 출력 신호들은 합산 소자(30)의 입력들에 전달되어 합산 소자(30)에서 합산됨으로써, 합산된 신호(38)가 차폐된 HF 라인(21)을 경유하여 상기 수신기(44)에 전달되며, - 상기 2개의 개별 신호 경로들(35, 36) 각각은 입력측에 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(34a, 34b, 33)를 포함하며, 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(34a, 34b, 33)는 상기 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)과 접속되어 있고, 각각의 경우에, 다이버시티에 관하여, 상이한 안테나 수신 신호(32a, 32b)가 상기 개별 신호 경로들(35, 36)의 2개의 입력 중 적어도 하나에 가이드되는 상이한 스위칭 위치들을 가지며, - 상기 신호 경로들(39a, 35, 36) 중 적어도 하나는 회전 위상각의 고정된 설정을 갖는 위상 회전 디바이스(47)를 포함하고, 상기 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d) 중 하나의 안테나 접속 콘택트의 수신 신호가 상기 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(33)의 스위치 설정들 중 적어도 하나에서 상기 합산 소자(30)의 2개의 입력들 중 하나의 입력으로 스위칭될 때, 상기 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d) 중 다른 안테나 접속 콘택트의 수신 신호가 상기 고정된 설정을 갖는 상기 위상 회전 디바이스(47)의 위상만큼 회전되고, 상기 합산 소자(30)의 2개의 입력 중 다른 입력으로 스위칭되어, 상기 합산된 신호(38)의 제1 신호에 추가되는 효과가 있고, - 상기 합산된 신호(38)에 간섭이 발생하면, 다이버시티에 관하여, 상기 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(34a, 34b, 33)의 상기 스위칭 위치의 상이한 조화 설정(coordinated setting)이 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, - 상기 2개의 개별 신호 경로(35, 36) 중 적어도 하나의 경로는 고정 방식으로 설정된 위상 회전 디바이스(47)를 포함하며, 고정 방식으로 설정된 위상 회전각은 각각의 경우에, 다이버시티에 관하여, 스위칭에 의해 변경되며, - 상기 안테나 다이버시티 모듈(28)은, 다이버시티에 관하여, 상이한 수신 신호(32a, 32b)가 각각의 경우에 상기 개별 신호 경로들(35, 36)의 2개의 입력 중 적어도 하나의 입력에 도달하는 상이한 스위칭 위치들에 의하여, 입력측에 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(33)를 포함하며, 이로써 출력측에, 상기 합산된 신호(38)가 상기 차폐된 HF 라인(21)을 경유하여 상기 수신기(44)에 전달되며, - 상기 안테나 다이버시티 모듈(28)은 상기 위상 회전 디바이스(47)의 이산 위상 회전각들(Φi)의 조화 설정을 위해 메모리를 갖는 전자 제어 디바이스(41)를 포함하며, 이산 위상 회전각들(Φi)의 조화된 설정은 각각의 경우에, 상기 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(33)의 특정 스위칭 위치에 고정된 방식으로 할당되고, 위상 벡터(i = 1, 2, …)로서 상기 전자 제어 디바이스(41)의 상기 메모리에 저장됨으로써, 이산 위상 회전각들(Φa, b, i)의 위상값 매트릭스가 상이한 스위칭 위치들에 의해 상기 제어 디바이스(41)에 저장되게 하며, 상기 합산된 신호(38)에 간섭이 발생하면 - 여기에서 메모리를 갖는 상기 전자 제어 디바이스(41)에 간섭 표시 신호(46)가 전달됨 -, 다이버시티에 관하여, 상기 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(34a, 34b, 33)의 스위칭 위치 및 관련된 이산 위상 회전각(Φa, b, i)의 상이한 조화 설정이 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 다이버시티 효율을 증가시키기 위해, 고정 방식으로 설정된 적어도 하나의 위상 회전 소자(31b, 31c, 31d)가, 상기 어드레스 가능 논리 신호 선택 스위치(33)로의 급전선에서 안테나 신호의 위상각을 회전하기 위해 입력측 신호 경로(39a)에 포함될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 3개의 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c)이 존재할 때, 고정 방식으로 설정된 2개의 위상 회전 소자(31b, 31c)만이 입력측 신호 경로(39a)에 포함되고, 상기 위상 회전 소자의 위상 회전각들은 수신 신호들의 위상 합산 없이 그 값을 참조하여, 다이버시티 효율의 최대로 가능한 증가를 위해, 주파수의 함수로서 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, AM 신호들(27)의 수신을 위한 개별 전송 경로가 상기 안테나 모듈(22)에 신호들의 증폭 및 전송을 위해 구성되고, 상기 안테나 모듈의 입력 신호는 상기 막대 안테나(11)의 안테나 접속 콘택트(8a)로부터 얻어지고, 상기 안테나 모듈의 출력 신호는 차폐된 HF 라인(21)에 전달될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 열 도전체들(5)에 십자형으로 가이드되고 교점들에서 상기 열 도전체들(5)과 접속되는, 임프린트된 안테나 도전체(imprinted antenna conductor)(6)(제1 도전체 부분)가 각각의 경우에 존재하도록, 하나 또는 복수의 안테나가 가열 필드(heating field)로부터 형성되고, 상기 임프린트된 안테나 도전체의 제2 부분(제2 도전체 부분(7))이 관련된 제1 도전체 부분(6)과 도전적으로 접속되고, 전기적 도전성 차체(2)의 도전성 상부 창 에지(12)에 가능한 가까이 본질적으로 평행하게 가이드되어, 창 유리(1)에 임프린트된 안테나 접속 콘택트(8b, 8c, 8d)에의 거리를 브리지할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 모듈(22)은 상기 도전성 차체(2)에 부착되고, 상기 막대 안테나(11) 및 상기 창 유리(1)에 위치한 안테나들의 수신 신호들은 상기 창 유리에 임프린트된 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)로부터 접속 라인들(26)을 통해 상기 안테나 모듈(22)에 전달될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 접속 라인들(26)은 다중 라인의 형태로 구성되고, 상기 다중 라인의 접속은 일단에서 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)과 단단하게 접속되고 타단에서 상기 안테나 모듈(22)과 플러그 접속으로 접속되며, 접지 접속(3)은 상기 안테나 모듈(22)을 상기 도전성 차체(2)에 기계적으로 부착하여 제공될 수 있다.
본 발명은 안테나 다이버시티를 갖는 차량들에서의 AM/FM 무선 수신을 위한 고성능 안테나가 기계적인 컴포턴트들에 대한 최소의 비용으로 비싸지 않게 구성될 수 있다는 장점을 가져오고, 따라서 작은 차량들에서 이용하기에도 적당할 수 있다.
도 1: 본 발명에 따른 안테나로서, 가열 필드의 버스 바들(4a, 4b)에의 접속들에 의해 고주파 범위 이상의 주파수 범위를 위한 안테나를 갖고, 도전체(7)를 지나서, 차량의 창 유리(1) 상에 위치된 막대 안테나(11)뿐만 아니라, 안테나 접속 콘택트(8b, 8c)로의 급전선을 갖고, 용량성 스루-결합(though-coupling)을 갖는 평면 도전 안테나 풋 포인트(13), 및 안테나 접속 콘택트(8a)를 갖는다. 모든 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c)은 안테나 접속 포인트(8)에 공간 결합된다.
도 2: 본 발명에 따른 도 1에서의 안테나로서, 창 유리 내부에 안테나 모듈(22)이 부착되고, 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c)로부터 양 주파수 범위에서의 신호 증폭 및 안테나 다이버시티 기능에 요구되는 전자 컴포넌트들까지의 도전성 접속들(25)을 갖고, 전자 컴포넌트들은 예를 들어 회로 보드(24) 상에 수용된다. 출력측에서는, 차폐된 HF 라인(22)에 의해 HF 및 MF 신호들의 전송이 발생한다. HF 라인(21)의 외부 도전체에 의해 접지 접속(3)이 제공된다.
도 3: 본 발명에 따른 도 1에서의 안테나로서, 부가적인 안테나 도전체(6c)가 열 도전체(5)에 십자형으로 지나가고, 교차점들에서 열 도전체들(5)과 접속되며, 안테나 접속 포인트(8)의 기하 영역 내에 안테나 접속 콘택트(8d)를 갖는다.
도 4: 도 3에서의 안테나 구성으로서, 2개의 안테나 도전체(6c)들이 서로 평행하게, 열 도전체(5)와 십자형으로 가이드되며, 접속 포인트(9)로부터 도전체들(7)을 통해 안테나 접속 콘택트(8d)에 결합되어 있다.
도 5: 도 4에서의 안테나 구성으로서, 막대 안테나(11)의 안테나 접속 콘택트(8a)가 용량성 스루-결합(10)에 접속되고, 도전성 차체(2)에 접지 접속(3)이 존재하는 것으로 도시되어 있다. 모든 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)은 안테나 접속 포인트(8)의 기하학적 영역 내에 위치되어 있다.
도 6: 도 5에서의 안테나 구성으로서, 안테나 모듈(22) 및 접지 접속(3)이 안테나 접속 포인트(8)의 기하 영역 내에 도시되어 있다.
도 7: 본 발명에 따른 안테나 구성으로서, 막대 안테나(11)와 안테나 접속 포인트(8)이 창 유리의 상부 코너 근방에서 용량성 스루-결합(1)되어 있다.
도 8: 본 발명에 따른 안테나로서, 막대 안테나(1)가 차량 루프(2)에 부착되어 있고, 안테나 풋 포인트 내의 안테나 접속 포인트(8a) 및 접속 라인(26)을 갖는 관통 스루-결합(29)이 도전성 차체(2) 내측의 안테나 모듈(22)에 부착되어 있고, 창 유리(1)에 있는 다른 안테나 접속 콘택트들(8b, 8c)에 접속 라인들(26)이 부착되어 있다.
도 9: 고주파 범위 이상의 주파수들을 위한 안테나 다이버시티 블록(28)을 갖는 안테나 모듈(22)로서, 입력측 선택 스위치들(34a, 34b)을 갖는 입력측 신호 경로가 2개의 분리된 신호 경로들(35, 36)로 분기하고, 수신 신호들(32a, 32b)이 합산 요소(30)에서 중첩되어, 조정가능한 위상 회전 디바이스(47)를 통해 조정되어 출력 신호(38)의 다이버시티 효율을 증가시킨다. 다이버시티 프로세서(37)가 메모리를 갖는 전자 제어 디바이스(41)와 어드레스 가능 신호 선택 스위치(33)와 접속하여 제어가 발생한다. 막대 안테나(11)가 안테나 접속 콘택트(8a)에서 저주파 범위에서 수신한 신호들은 LMS 신호들(27)을 위한 전송 경로를 거쳐 차폐된 HF 라인(21)으로 전달된다.
도 10: 도 9에서와 같은 안테나 모듈(22)이지만, 어드레스 가능한 논리 신호 선택 스위치(33)에 대한 급전선에서의 안테나 신호의 위상각의 회전을 위해, 입력측 신호 경로(39a)에 위상 회전 요소들(31a, 31c, 31d)을 고정 방식으로 설정함으로써 다이버시티 효율을 증가시킨다.
도 11: 도 9에서와 같은 안테나 모듈(22)이지만, 어드레스 가능한 논리 신호 선택 스위치(33)에 대한 급전선에서의 안테나 신호의 위상각의 회전을 위해, 단지 세 개의 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c) 및 두 개의 위상 회전 요소들(31b, 31c)를 고정 방식으로 설정함으로써 다이버시티 효율을 증가시킨다.
도 12:
a) 다이버시티 효율과 관련하여, 위상 신호들을 더하지 않고 위상 값들이 적절하게 선택되는 경우에 명확한 최대값을 갖는 위상 값들 Pb 및 Pc 의 함수로서의 다이버시티 효율의 증가에 대한 3 차원 표현.
b)
1: 각 Pb=145도가 고정 방식으로 설정된 경우 각 Pc의 함수로서의 다이버시티 효율
2: 각 Pc=100도가 고정 방식으로 설정된 경우 각 Pb의 함수로서의 다이버시티 효율
최대 이득: Pb=145도 및 Pc=100도일 때 Δnmax= 1.3
다음에서, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들을 이용하여 설명될 것이다.
본 발명에 따른 안테나들의 일부 특히 바람직한 구성 형태들의 경우에, 막대 안테나(11)는 도 1의 평면도에 나타낸 바와 같이 후방 창에 접착되고, 그의 수신 신호는 기본적으로 알려진 방식으로 평면 도전성 안테나 풋 포인트(13)를 경유하여 창 유리(1)의 내측에 접착된 안테나 접속 콘택트(8a)를 갖는 용량성 대향면(capacitive counter-surface)(14)에 용량적으로 연결된다. 버스 바(bar)(4a, 4b)에 존재하는 신호의 안테나 지향성도는, 버스 바(4a, 4b)의 상부 끝에 도전체(7)를 접속하고, 이 도전체(7)를 도전성 상부 창 에지에 평행하고 가능한 가깝게 안테나 접속 포인트(8)의 영역의 안테나 접속 콘택트(8b, 8c)로 전달함으로써 안테나 접속 콘택트(8b, 8c)에서 이용가능하다. 차량들에서 두 개의 버스 바들(4a, 4b)의 상이한 위치들 때문에, 안테나 접속 콘택트들(8b, 8c)에 존재하는 안테나 지향성도들은 상이하며 다이버시티 기능에 이용될 수 있다. 안테나 접속 콘택트(8a)에서의 막대 안테나(11)의 지향성도는 두 개의 버스 바들(4a, 4b)의 안테나 지향성도들과 명확히 상이하다.
본 발명에 따라, 다이버시티 기능을 갖는 무선 수신을 위한 안테나를 구현하기 위해 요구되는 라인들의 무시할만한 비용은 도 2의 어셈블리의 측면도에서 볼 수 있다. 그러나, 이것은 차폐된 HF 라인(21)의 다중 이용에 대한 공지의 수단의 장점을 취하고, 수신기(44)와 안테나 모듈(22) 사이의 다이버시티 기능을 위해 요구되는 신호들 및 모듈의 동작을 위한 직류 전류 모두는 이러한 차폐된 HF 라인(21)을 통해 전달된다는 것을 전제로 한다. 그러한 어플리케이션들을 위한 전자 모듈들의 최근 발전들은 높은 정도의 소형화를 소유하여 안테나 모듈(22)은 창 유리를 많이 덮지 않고, 검은 임프린팅(black imprinting)의 영역에 접착될 수 있다. 막대 안테나(11)는 예를 들어, 단순 형태로, 20cm와 40cm 사이의 막대 길이(23)를 갖는 강철 막대(steel rod)로서 구성될 수 있다. 용량성의 스루-결합(through-coupling)(10)을 위해 요구되는 면적은 약 6-8 ㎠이고, 심지어 작은 창 유리들에 대해서도 용인할 만하다. 도전성 차체(2)에 대한 접지 접속(3)은 단순 방식으로, 예를 들어, 안테나 접속 포인트(8)의 영역 내의 케이블 클램프(clamp)를 이용하여 구성될 수 있다. 작은 기하학적 구성을 갖는 안테나 모듈(22)은 거의 성공적으로 유리의 금속 프레임에 접착될 수도 있어, 동시에 접지 접속(3)을 구성하도록 할 수 있다. 일단에서의 플러그 접속을 위한 다중 라인은 예를 들어 캡톤 테이프(kapton tape) 상에 임프린트된 창 유리에 위치된 안테나 접속 콘택트들(8a, 8b, 8c, 8d)에 견고하게 접속된다. 플러그 접속은 안테나 모듈(22)의 어셈블리 동안 차단된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 막대 안테나(11)를 창 유리(window pane)의 수평 중심에 부착하는 것은, 열 도전체들(5)에 대하여 십자형으로 가이드되고 교차점들에서 열 도전체들에 접속되어 안테나 접속 콘택트(8d)를 갖는 다른 다이버시티 안테나(diversity antenna)를 형성하는 다른 안테나 도전체(제1 도전체 부분)(6c)를 도입함으로써 다이버시티 효율성(diversity efficiency)을 증가시킬 수 있게 된다. 그리하여, 안테나 접속 콘택트(8a, 8b, 8c, 8d)를 이용하여, 특히 간단하고 비용면에서 유리한 방식으로, 상이한 지향성도(directivity diagram)들을 갖고 대응적으로 높은 다이버시티 효율성을 갖는 다이버시티 안테나들이 이용 가능하게 된다.
도 3의 안테나 도전체(6c)에 의해 형성된 안테나의 안테나 특성들을 개선시키기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 평행하고 열 도전체들(5)에 대하여 십자형이 되도록 가이드되며, 접속 포인트(9)로부터 안테나 접속 콘택트(8d)까지 도전체들(7)을 통하여 결합되는 두 개의 안테나 도전체(6c)를 구성하는 것이 유리하다는 것이 자주 입증된다. 이 도면에서, 버스 바 접속들(15, 16)에 가열 전류(heating current)를 공급하기 위해 일반적으로 USW 범위 및, 적용가능하다면, TV 범위(TV range)에서의 버스 바(bus bar)들(4a, 4b)의 고주파형 절연에 필요한 분리 네트워크들(17)이 도시된다. 도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 안테나 구성의 상세한 표현을, 용량성 스루-결합(capacitive through-coupling)(10)과 접속된 막대 안테나(11)의 안테나 접속 콘택트(8a)의 표현 및 도전성 차체(2) 상의 접지 접속(3)의 표현과 함께 도시한다. 모든 안테나 접속 콘택트(8a, 8b, 8c, 8d)는 안테나 접속 포인트(8)의 기하학적 영역 내에 위치된다. 도 6은 예로서, 접지 접속(3)에서 접지된 차폐물을 이용하여 안테나 모듈(22)이 출력 접속(20)과 접속된 차폐된 HF 라인(21)과 어떻게 부착되는지를 도시한다.
도 7에서, 막대 안테나(11)는, 예로서 창 유리의 상부 모서리 근방에 용량성 스루-연결(10)을 이용하여 위치된다. 막대 안테나(11)의 옆에 있는, 두 개의 버스 바(4a, 4b)가 다이버시티 안테나들로서 사용된다. 버스 바들(4a, 4b)의 신호는 도전성인 창문 에지와 평행하게 지나가는 도전체(7)를 통하여 안테나 접속 포인트(8)로 전달된다. 버스 바(4b)의 상부 끝에서 안테나 접속 포인트(8)까지의 더 긴 급전선은 유리한 방식으로 생략될 수 있다.
도 8에서, 막대 안테나(11)는, 안테나 접속 콘택트(8a)를 갖는 도전성 차량의 외피(outer skin)(2a) 상의 풋 포인트(foot point)에 부착된다. 수신 신호는 차량 내부의 간단한 관통(perforation) 스루-결합(29)을 통하여 안테나 모듈(22)로 전달된다. 창 유리 상에 위치된 다중 접속 라인(26)이 안테나에 신호들을 공급하기 위해 사용될 수 있고, 라인은 창 유리 상의 안테나 접속 콘택트들(8b, 8c, 8d) 위에 납땜된다. 그러나 실제로는 이러한 라인과 안테나 모듈(22) 사이의 플러그 접속이 불가피하고, 막대 안테나(11)를 접속하기 위한 불가피한 플러그 접속에 의해, 창 유리 위에 막대 안테나(11) 및 안테나 모듈(22)을 갖는 전술된 해결책들이 비용면에서 더욱 유리하게 보인다.
실질적으로 이용 가능한 비상관화된(decorrelated) 수신 신호들의 수에 대응하는 다이버시티 효율성은 안테나 다이버시티 시스템의 성능 용량(performance capacity)에 대한 척도로서 기능한다. 다중 경로 전파(multi-path propagation)에서의 신호의 무너짐(signal collapse)들(페이딩들(fadings)) 때문에 간섭이 발생하는 레일리 수신 필드에서의 수신의 개선은 인접한 채널들 및 동일한 채널들에 의하여, 및 약한 신호 영역들에서는 잡음에 의하여, USW 범위에서, 자주 유발되는 간섭의 감소에 기인한다. 수신 영역에서 오직 하나의 안테나로 수신하는 경우에 간섭의 발생의 확률이 ps 이면, 동일한 수신 영역에서의 다이버시티 동작시 간섭의 발생 확률은
pd=ps n
로 감소되고, 여기서 n은 시스템의 다이버시티 효율성의 특성 변수를 의미한다. 이러한 기준값은 이하에서 다이버시티 안테나 시스템의 성능 용량을 기술하기 위해 사용될 것이다. 그리하여, 가능한 적은 기술 비용으로, 가능한 최대의 다이버시티 효율성을 달성한다는 목표가 본 발명에 의해 추구된다.
상이한 안테나의 안테나 지향성도들 사이에서의 차이들은, 전자기파들의 입사각의 함수로서 그들의 상이한 위치들 때문에, 상이한 안테나들에서 발생하는 경로차에 특히 기인한다. 물론, 이러한 경로차는 더 큰 창들의 경우보다 작은 치수를 갖는 창들의 경우에 더 작다. 그리하여, 특히 작은 창들의 경우 및 이용 가능한 다이버시티 안테나들의 수가 제한된 경우에, 안테나 신호들이 배타적으로(exclusively) 이용가능할 때 발생하는 값을 통하여 다이버시티 효율성을 개선하는 것이 바람직하다. 각각의 경우에, 적어도 두 개의 선택된 안테나 신호들의 합산(summation)에 의해 개선이 일어날 수 있기 때문에, 각각의 경우에, 신호들 중 하나가 합산 이전에 위상 회전(phase rotation)된다. 이것은 이것과 접속된 합산 신호(sum signal)의 지향성도에서의 변경에 의해 유용한 채널 신호/인접 채널 간섭 신호의 비가 설정 위상각(set phase angle)의 함수로 변경되는 결과를 초래한다. 이것과 관련하여, 상이한 위상들과 중첩된 이용 가능한 신호들을 만들기 위한 2π의 각도 공간(angle space)의 이산적인 구획이 제한된 수 이상의 추가의 개선을 더이상 가져오지 않는다는 놀라운 효과가 얻어진다. 특히, 자주 발생하는 동일 채널 또는 인접 채널 간섭의 경우에, 간섭을 최소화하기 위해 그에 맞게 설계된 다이버시티 시스템은, 최대 신호/잡음 비를 산출하는 위상 설정을 선택한다.
그리하여 본 발명에 따른 안테나의 경우에 다이버시티 효율성을 개선하기 위하여, 예를 들면, 도 9에 따른 안테나 모듈(22)이 제안된다. 입력측 신호 경로를 분기(branch)함으로써, 입력측 선택 스위치들(34a, 34b)를 갖는 개별적인 두 개의 신호 경로들(35, 36)이 생성되고, 그에 의해 두 개의 신호 경로 중 하나, 예를 들면 신호 경로(36)의 조정 가능한 위상 회전 디바이스(47)에 의해 출력 신호(38)의 다이버시티 효율성이 증가하고, 합산 요소(30)에서 수신 신호들(32a, 32b)이 위상 중첩한다. 메모리를 갖는 전자 제어 디바이스(41) 및 어드레스 가능한 신호 선택 스위치(33)와 결합하여, FM IF[intermediate frequency] 신호(40)의 형태로, 수신기(44)로부터 수신 신호들이 전달되는 다이버시티 프로세서(37)를 통하여 제어가 일어난다. 그러한 시스템은 위상 회전 디바이스(47)의 설정들에 대한 제한된 값 공급시 합산 신호(38)에 있어서 이용 가능한 신호/잡음비를 최대로 산출하는 방식으로 구성될 수 있다. 막대 안테나(11)가 안테나 접속 콘택트(8a)에서 수신한 신호들은 저주파수 범위에서 LMS 신호들(27)에 대한 송신 경로를 통하여, 차폐된 HF 라인(21)으로 송신된다.
도 9에 도시된 어셈블리의 변형된 형태를 이용하여 다이버시티 효율성을 증가시키는 다른 효율적인 가능성을 실현할 수 있다. 이것은 도 10에서 도시되고 안테나 모듈(22)의 입력측 신호 경로(39a)에서 고정된 방식으로 설정된 위상 회전 요소들(31b, 31c, 31d)을 제공한다. 안테나 지향성도들에서의 차이들에 기초하여, 양 및 위상에 관해, 안테나들 자체의 지향성도와는 별도로, 2개씩 짝을 지어 형성된 안테나 신호들의 결합들에 의해, 다른 부가적인 6개의 상이한 지향성도가 합산된 신호(38)에 형성될 수 있다. 개개의 안테나의 신호들 및 결합들은 메모리를 갖는 전자 제어 디바이스(41)를 통하여, 어드레스 가능한 신호 스위치(33)의 대응하는 제어에 의해, 타겟(target)되는 방식으로 선택될 수 있다. 이에 따라 다이버시티 프로세서(37)가 메모리를 갖는 전자 제어 디바이스(41)와 결합하여 구성되면, 어드레스 가능한 신호 스위치(33)의 가능한 모든 설정들에 대한 순위 목록(ranking list)이 발생할 수 있고 신호 품질에 관해 계속적으로 갱신되어, 언제나 최고의 이용 가능한 신호/잡음비가 안테나 모듈(22)의 출력에서 존재할 수 있다. 이와 관련하여, 크기 및 방향에 의해 입사파의 통계적 분포를 갖고, 다중 경로 전파 때문에 간섭이 발생하는 상이한 레일리 수신 필드들에서 모든 진행(travel) 동안, 어떤 경우에도, 다이버시티 효율성을 위한 통계적 최적치가 얻어지도록, 모든 주파수에 있어서 위상 회전 요소들(31b, 31c, 31d)에 대해 위상 회전을 위한 고정된 각을 결정할 수 있다는 놀라운 효과가 도시된다. 이 접속의 특별한 이점은 -이 최적 위상값들의 주파수 의존성을 고려하는- 위상 회전 요소들(31b, 31c, 31d)이 간단한 LC 회로들에 의해 구현될 수 있고, 다이버시티 효율의 이득이 극히 작은 하드웨어 비용으로 달성될 수 있다는 점이다. 달성될 수 있는 이득은 안테나 지향성도들 사이에 차이가 클수록 더 커진다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 작은 창 유리 상의 안테나들 외에도, 이 안테나들 중의 하나가 명확하게 다른 수신 거동을 갖는 막대 안테나(11)로서 구현된다는 점에서 특히 유용하다.
이것은 단지 세개의 안테나를 갖는 도 11에 도시된 다음의 예로부터 매우 명백하다. 이를 위해, 단지 두개의 위상 회전 요소(31b, 31c)가 요구된다. 개개의 안테나 신호들을 통한 스위칭을 위해, 그리고 안테나 신호들의 세개의 가능한 조합을 형성하기 위해, 어드레스 가능 신호 선택 스위치(33)는 본 예에서 네개의 다이오드들을 필요로 한다. 세개의 안테나들의 다이버시티 효율은 예를 들어 n = 2.3인 것으로 판정되었다. 도 12a에서, 다이버시티 효율의 이득 △n은 위상값 Pb와 Pc의 함수로서 3차원으로 도시된다. 이 경우, 명백하게 표시된 최대값은 두개의 위상값들의 최적의 선택에서 나타난다. 이 효과를 확실히 하기 위해, 도 12a의 도면을 통한 섹션들이 도 12b에 도시되고, 이들은 각각의 경우에 다이버시티 효율에서 최대 이득 △nmax를 위한 포인트를 포함한다. 도시된 예에서, △nmax = 1.3이다. 이 이득의 효과는, 예로 주어진 다음의 수신 상황에 대하여 명백해질 수 있다: 하나의 안테나와의 간섭의 확률이 20%인 수신 영역에서, 신호들의 위상 합산을 이용하지 않고서, 간섭의 확률은 2.5%의 값으로 감소된다. △nmax = 1.3에서, 이 간섭의 확률은 노력과 비용을 거의 들이지 않고서, 실제적으로 한차수 더 감소되어 0.3%로 감소된다.
1: 창 유리
11: 로드 안테나
13: 풋 포인트
5: 열 도전체
22: 안테나 모듈

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  1. 안테나 또는 안테나를 생산하는 방법.
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