KR20110031903A - 안테나 장치 - Google Patents
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Abstract
70 mm 이하의 저자세로서도 감도 열화를 극히 억제할 수 있는 AM 방송과 FM 방송이 수신 가능한 안테나 장치로 한다.
평판상의 안테나 베이스(20) 상에 세워져 안테나 기판(30)이 장착되어 있고, 안테나 기판(30)을 걸치도록 탑부(31)가 배치된다. 탑부(31)와 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 안테나 패턴에 의해 안테나 엘리먼트가 구성되고, 탑부(31)의 아랫방향으로 절곡되어 있는 하단 주변과 안테나 베이스(20)의 간격이 약 10 mm 이상으로 되어 있는 동시에, 안테나 엘리먼트의 안테나 용량이 약 3 pF 이상이 되는 크기로 탑부(31)의 크기가 되어 있다. 안테나 엘리먼트로부터의 수신 신호는, 접속선(33)을 통해 앰프 기판(34)에 유도되어 증폭된다. 안테나 케이스(10)가 안테나 베이스(20)에 끼움 장착되어, 안테나 장치(1)는 구성된다.
평판상의 안테나 베이스(20) 상에 세워져 안테나 기판(30)이 장착되어 있고, 안테나 기판(30)을 걸치도록 탑부(31)가 배치된다. 탑부(31)와 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 안테나 패턴에 의해 안테나 엘리먼트가 구성되고, 탑부(31)의 아랫방향으로 절곡되어 있는 하단 주변과 안테나 베이스(20)의 간격이 약 10 mm 이상으로 되어 있는 동시에, 안테나 엘리먼트의 안테나 용량이 약 3 pF 이상이 되는 크기로 탑부(31)의 크기가 되어 있다. 안테나 엘리먼트로부터의 수신 신호는, 접속선(33)을 통해 앰프 기판(34)에 유도되어 증폭된다. 안테나 케이스(10)가 안테나 베이스(20)에 끼움 장착되어, 안테나 장치(1)는 구성된다.
Description
본 발명은 AM 방송과 FM 방송이 수신 가능한 차량에 장착되는 저자세(低姿勢) 안테나 장치에 관한 것이다.
차량에 장착되는 종래의 안테나 장치는 일반적으로 AM 방송과 FM 방송이 수신 가능한 안테나 장치로 되어 있다. 이 안테나 장치에서, AM 방송 및 FM 방송을 수신하기 위해 종래는 1 m 정도 길이의 로드 안테나가 사용되었다. 이 로드 안테나의 길이는 FM 파대에서는 약 1/4 파장이 되지만, AM 파대에서는 파장에 대해 훨씬 짧은 길이가 되므로 감도가 현저히 저하된다. 이 때문에 종래는 하이 임피던스 케이블을 사용하여 AM 파대에 대해 로드 안테나를 하이 임피던스화 하거나, AM 파대의 증폭기를 사용하여 증폭시켜 감도를 확보했다. 또, 안테나 로드부를 나선상으로 감은 헬리컬 안테나로 함으로써 안테나 길이를 약 180 mm ~ 400 mm로 짧게 한 차량 탑재용 안테나 장치도 사용되고 있다. 그러나 로드부의 축소화에 의한 성능 열화를 보상하기 위해 안테나 직하에 증폭기를 넣도록 하고 있다.
로드부를 짧게 한 종래의 안테나 장치(100)의 구성을 도시한 측면도를 도 70에 도시한다. 도 70에 도시한 종래의 안테나 장치(100)는, 엘리먼트(110)와 이 엘리먼트(110)의 하단이 소정의 각도 범위에서 회동이 자유롭도록 장착되어 있는 안테나 기부(基部, 111)를 갖추고 있다. 안테나 기부(111)는 안테나 커버와 안테나 베이스로 이뤄지고, 안테나 커버 내에는 증폭기와 정합 회로가 내장되어 있으며, 안테나 커버의 하면에는 안테나 베이스가 끼움 장착되어 있다. 이 안테나 베이스의 하면에는 안테나 장치(100)를 차체에 장착하기 위한 볼트부가 돌출 형성되어 있다. 이 안테나 장치(1)는 AM 방송과 FM 방송을 수신하는 안테나로, 엘리먼트(110)의 길이는 약 180 mm이고, 안테나 기부(111)의 하면부터 엘리먼트(110)의 선단까지의 전체 높이 h100은 약 195 mm로 되어 있다. 또, 엘리먼트(110)는 헬리컬 엘리먼트와 이 헬리컬 엘리먼트를 덮는 엘리먼트 커버로 구성되어 있다.
또한 안테나 장치(100)에서 엘리먼트(110)를 안테나 기부(111)에 대해 수직방향으로 회동시켜, 안테나 기부(111)의 하면부터 엘리먼트(110)의 선단까지의 높이 h101을 약 70 mm로 한 상태를 도시한 측면도를 도 71에 도시한다.
이러한 종래의 안테나 장치(100)에서는, 안테나 장치(100)를 차체에 장착했을 때에 엘리먼트(110)가 차체로부터 크게 돌출되어 있기 때문에 차량의 미관 및 디자인을 해치는 동시에, 차고에 넣거나 세차 시 등에 쓰러뜨린 로드부를 일으켜 세우는 것을 잊어버린 경우, 안테나 성능이 손실된 채로 있다는 문제점이 있었다. 또한 안테나 장치(100)는 차량 밖으로 노출되어 있기 때문에 엘리먼트(110)를 도난당할 우려도 발생한다. 그래서 안테나 케이스 내에 안테나를 수납한 차량 탑재용 안테나 장치가 생각될 수 있다. 이러한 경우 차량으로부터 돌출되는 안테나 장치의 높이는 차량 외부 돌기 규제에 의해 70 mm 이하의 높이로 제한되는 한편, 차량 미관을 해치지 않도록 장축 방향의 길이도 160 ~ 220 mm 정도가 적합하다. 이러한 안테나 방사저항(Rrad)은, 600 ~ 800 × (높이 / 파장)2 으로 표현되는 것처럼 안테나 높이의 2승에 비례하여 거의 결정된다. 예를 들면 안테나 장치(100)에서 엘리먼트(110)를 회동시켜, 안테나 높이를 도 70에 도시한 약 195 mm에서 도 71에 도시한 약 70 mm로 낮게 하면, 약 7 dB이나 감도가 열화된다. 이처럼 단순히 엘리먼트(110) 높이를 낮게 하면 성능이 크게 열화되어 실용화가 곤란해지는 문제점이 있었다. 더욱이 안테나를 70 mm 이하의 저자세로 하면 방사저항(Rrad)이 작아지기 때문에, 안테나 자체의 도체 손실 영향에 의해 방사 효율이 저하되기 쉬워져 더욱더 감도 열화의 원인이 된다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 70 mm 이하의 저자세로 하여도 감도 열화를 극히 억제할 수 있는 AM 방송과 FM 방송이 수신 가능한 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 안테나 케이스와, 해당 안테나 케이스 내에 수납되는 안테나부를 갖추고, 장착되었을 때에 약 70 mm 이하의 높이로 돌출되는 안테나 장치로서, 안테나 케이스의 하단에 끼움 장착되는 안테나 베이스 상에 안테나 패턴이 상부에 형성되어 있는 안테나 기판이 세워지고, 안테나 기판을 걸치도록 단면이 산 형상으로 형성된 탑부가 배치되어 있으며, 탑부의 사면으로 된 측부의 하단 주변과 안테나 베이스의 간격이 약 10 mm 이상이고, 탑부와 안테나 패턴으로 구성된 안테나 엘리먼트의 안테나 용량이 약 3 pF 이상이 되는 크기로 탑부의 크기가 되어 있는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 탑부의 단면이 산 형상으로 형성되어 있기 때문에 탑부의 사면으로 된 측부와 안테나 베이스의 대향 면적을 극히 작게 할 수 있게 되어, 안테나 용량에서 무효 용량분을 극히 작게 할 수 있다. 아울러 탑부의 사면으로 된 측부의 하단 주변과 안테나 베이스의 간격을 약 10 mm 이상으로 하는 동시에, 탑부와 안테나 패턴으로 구성된 안테나 엘리먼트의 안테나 용량이 약 3 pF 이상이 되는 크기로 함으로써, 장착되었을 때에 70 mm 이하의 높이로 돌출되는 안테나 장치로 하더라도 약 195 mm의 높이인 종래의 안테나 장치와 거의 동등한 안테나 성능을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 내부 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 내부 구성을 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 내부 구성을 도시한 우측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 분해조립도이다.
도 8은 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 정면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 우측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 하면도이다.
도 12는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 케이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 13은 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 케이스의 구성을 도시한 정면도이다.
도 14는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 케이스의 구성을 도시한 좌측면도이다.
도 15는 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 평면도이다.
도 16은 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 정면도이다.
도 17은 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 하면도이다.
도 18은 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 19는 본 발명의 안테나 장치에 따른 코일의 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 20은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속선의 구성을 도시한 평면도, 정면도, 우측면도이다.
도 21은 본 발명의 안테나 장치에 따른 앰프 기판의 구성을 도시한 평면도이다.
도 22는 본 발명의 안테나 장치에 따른 앰프 기판의 구성을 도시한 정면도이다.
도 23은 본 발명의 안테나 장치에 따른 후크의 구성을 도시한 평면도, 하면도, 측면도, 정면도이다.
도 24는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 베이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 25는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 베이스의 구성을 도시한 정면도이다.
도 26은 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 베이스의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 27은 본 발명의 안테나 장치에 따른 베이스 패드의 구성을 도시한 평면도이다.
도 28은 본 발명의 안테나 장치에 따른 베이스 패드의 구성을 도시한 정면도이다.
도 29는 본 발명의 안테나 장치에 따른 베이스 패드의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 30은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 평면도이다.
도 31은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 하면도이다.
도 32는 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 정면도이다.
도 33은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 측면도이다.
도 34는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 기판의 구성을 도시한 정면도이다.
도 35는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 기판의 구성을 도시한 측면도이다.
도 36은 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 기판에 접속 금구, 코일 및 접속선을 장착한 상태를 도시한 도면이다.
도 37은 본 발명의 안테나 장치의, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 종래예의 안테나 장치와 비교하여 도시한 도면이다.
도 38은 본 발명의 안테나 장치의, AM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 종래예의 안테나 장치와 비교하여 도시한 도면이다.
도 39는 본 발명의 안테나 장치의, FM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 종래예의 안테나 장치와 비교하여 도시한 도면이다.
도 40은 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 41은 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 42는 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 43은 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 일 모습을 도시한 평면도이다.
도 44는 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 도시한 도이다.
도 45는 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 46은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 47은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 48은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 49는 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 50은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 51은 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 52는 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 53은 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 54는 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 일 모습을 도시한 평면도이다.
도 55는 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 일 모습을 도시한 우측면도이다.
도 56은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 도시한 도이다.
도 57은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 58은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 59는 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 60은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 61은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 62는 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 63은 안테나 베이스에 대면하는 탑부의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량 기초 실험에 사용한 제 1 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 64는 안테나 베이스에 대면하는 탑부의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량 기초 실험에 사용한 제 2 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 65는 안테나 베이스에 대면하는 탑부의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량 기초 실험에 사용한 제 3 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 66은 제 1 구성에서 이격거리를 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 67은 제 2 구성에서 이격거리를 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 68은 제 3 구성에서 이격거리를 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 69는 본 발명의 안테나 장치의 등가회로를 도시한 도이다.
도 70은 종래의 안테나 장치의 구성을 도시한 측면도이다.
도 71은 종래의 안테나 장치의 높이를 낮게 했을 때의 구성을 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 내부 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 내부 구성을 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 내부 구성을 도시한 우측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 분해조립도이다.
도 8은 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 정면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 우측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 안테나 장치의 안테나 케이스 및 베이스 패드를 생략한 구성을 도시한 하면도이다.
도 12는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 케이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 13은 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 케이스의 구성을 도시한 정면도이다.
도 14는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 케이스의 구성을 도시한 좌측면도이다.
도 15는 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 평면도이다.
도 16은 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 정면도이다.
도 17은 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 하면도이다.
도 18은 본 발명의 안테나 장치에 따른 탑부의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 19는 본 발명의 안테나 장치에 따른 코일의 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 20은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속선의 구성을 도시한 평면도, 정면도, 우측면도이다.
도 21은 본 발명의 안테나 장치에 따른 앰프 기판의 구성을 도시한 평면도이다.
도 22는 본 발명의 안테나 장치에 따른 앰프 기판의 구성을 도시한 정면도이다.
도 23은 본 발명의 안테나 장치에 따른 후크의 구성을 도시한 평면도, 하면도, 측면도, 정면도이다.
도 24는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 베이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 25는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 베이스의 구성을 도시한 정면도이다.
도 26은 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 베이스의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 27은 본 발명의 안테나 장치에 따른 베이스 패드의 구성을 도시한 평면도이다.
도 28은 본 발명의 안테나 장치에 따른 베이스 패드의 구성을 도시한 정면도이다.
도 29는 본 발명의 안테나 장치에 따른 베이스 패드의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 30은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 평면도이다.
도 31은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 하면도이다.
도 32는 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 정면도이다.
도 33은 본 발명의 안테나 장치에 따른 접속 금구의 구성을 도시한 측면도이다.
도 34는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 기판의 구성을 도시한 정면도이다.
도 35는 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 기판의 구성을 도시한 측면도이다.
도 36은 본 발명의 안테나 장치에 따른 안테나 기판에 접속 금구, 코일 및 접속선을 장착한 상태를 도시한 도면이다.
도 37은 본 발명의 안테나 장치의, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 종래예의 안테나 장치와 비교하여 도시한 도면이다.
도 38은 본 발명의 안테나 장치의, AM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 종래예의 안테나 장치와 비교하여 도시한 도면이다.
도 39는 본 발명의 안테나 장치의, FM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 종래예의 안테나 장치와 비교하여 도시한 도면이다.
도 40은 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 41은 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 42는 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 43은 탑부 후방의 돌출 길이 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 일 모습을 도시한 평면도이다.
도 44는 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 도시한 도이다.
도 45는 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 46은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 47은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 48은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 49는 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 50은 표준 위치로부터 탑부 후방으로의 이동량 L을 변경하여 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 51은 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 우측면도이다.
도 52는 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 53은 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 54는 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 일 모습을 도시한 평면도이다.
도 55는 안테나 베이스로부터의 탑부의 높이를 변화시키는 기초 실험에 사용한 안테나 장치의 일 모습을 도시한 우측면도이다.
도 56은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 도시한 도이다.
도 57은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 58은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 59는 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 60은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 61은 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 다른 도이다.
도 62는 탑부의 높이를 점차 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도시한 또 다른 도이다.
도 63은 안테나 베이스에 대면하는 탑부의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량 기초 실험에 사용한 제 1 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 64는 안테나 베이스에 대면하는 탑부의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량 기초 실험에 사용한 제 2 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 65는 안테나 베이스에 대면하는 탑부의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량 기초 실험에 사용한 제 3 구성을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 66은 제 1 구성에서 이격거리를 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 67은 제 2 구성에서 이격거리를 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 68은 제 3 구성에서 이격거리를 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도시한 도이다.
도 69는 본 발명의 안테나 장치의 등가회로를 도시한 도이다.
도 70은 종래의 안테나 장치의 구성을 도시한 측면도이다.
도 71은 종래의 안테나 장치의 높이를 낮게 했을 때의 구성을 도시한 측면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도 1 내지 도 6에 도시한다. 단, 도 1은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 정면도, 도 3은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 측면도, 도 4는 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 내부 구성을 도시한 평면도, 도 5는 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 내부 구성을 도시한 정면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 내부 구성을 도시한 우측면도이다.
이들 도면에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치(1)는 차량 루프에 장착되는 안테나 장치로서, 차량에 장착되었을 때에 차량으로부터 돌출되는 높이 h는 약 70 mm로 되어 있다. 안테나 장치(1)는 극히 저자세(주파수 100 MHz인 파장을 λ라고 하면, 높이 h는 약 0.0023 λ 이하)로 되어 있지만, AM 방송과 FM 방송이 수신 가능하다. 이 안테나 장치(1)의 형상은 선단으로 갈수록 가늘어지는 유선형이고, 차량의 미관 및 디자인을 해치지 않도록 어느 정도의 범위 내에서 자유롭게 형상을 결정할 수 있다. 그리고 안테나 장치(1)의 하면에는 고무제 또는 엘라스토머제의 유연한 베이스 패드가 끼움 장착되어 있고, 차량에 방수 장착할 수 있도록 되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치(1)는 수지제의 안테나 케이스(10)와, 이 안테나 케이스(10)의 하부가 끼움 장착되어 있는 금속제의 안테나 베이스(20)와, 안테나 베이스(20)에 수직으로 장착되어 있는 안테나 기판(30) 및 평행하게 장착되어 있는 앰프 기판(34)과, 정상부(頂部)와 해당 정상부의 양측에서 사면(斜面)으로 측부가 형성되어 단면이 산 형상으로 형성되고 안테나 기판(30)을 걸치도록 위에 배치되어 있는 탑부(TOP部, 31)와, 안테나 베이스(20) 상에 장착되어 있는 GPS 안테나(32)를 갖추고 있다. 안테나 케이스(10)는 전파투과성 합성수지제로 되어 있고, 선단으로 갈수록 가늘어지는 유선형으로 되어 있다. 안테나 케이스(10) 내에는 세워진 안테나 기판(30) 및 안테나 기판(30) 상부에 배치된 탑부(31)를 수납할 수 있는 공간과, 앰프 기판(34)을 횡방향으로 수납할 공간이 형성되어 있다. 안테나 케이스(10)의 하면에는 금속제의 안테나 베이스(20)가 끼움 장착되어 있다. 그리고 안테나 베이스(20)에 안테나 기판(30)이 세워져 고착되고, 안테나 기판(30) 전방에 앰프 기판(34)이 안테나 베이스(20)에 거의 평행하게 고착되어 있다. 안테나 기판(30) 상부에는 후술하는 것처럼 안테나 패턴이 형성되어 있다. 또한 안테나 케이스(10) 내의 상부에 탑부(31)가 내장되어 있다. 그리고 안테나 케이스(10)를 안테나 베이스(20)에 끼움 장착함으로써 안테나 케이스(10)에 내장된 탑부(31)가 안테나 기판(30) 상부를 걸치도록 배치되어, 안테나 기판(30) 상부에 장착된 접속 금구(金具, 36)가 탑부(31) 내면에 전기적으로 접촉하게 된다. 접속 금구(36)는 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 안테나 패턴에 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 접속 금구(36)를 통하여 탑부(31)와 안테나 패턴이 접속하게 된다. 이로써 안테나 패턴과 탑부(31)에 의해 안테나 엘리먼트가 구성되고, 안테나 케이스(10) 내의 공간에 안테나 기판(30)과 탑부(31), 앰프 기판(34)이 수납되게 된다.
안테나 기판(30) 상에는 안테나 패턴과 탑부(31)로 구성된 안테나 엘리먼트를 FM 파대 부근에서 공진(共振)시키기 위한 코일(35)이 설치되어 있다. 코일(35)의 일단은 안테나 패턴에 접속되고, 코일(35)의 타단은 안테나 기판(30) 상에 형성되어 있는 패턴의 일단에 접속되고, 이 패턴의 타단에는 접속선(33)의 일단이 접속된다. 접속선(33)의 타단은 앰프 기판(34)에 설치되어 있는 AM/FM 앰프의 입력부에 접속되어, 안테나 패턴과 탑부(31)로 구성된 안테나 엘리먼트에 의해 수신된 AM/FM 수신 신호가, AM/FM 앰프에 입력되어 증폭하게 된다. 또한 안테나 베이스(20)의 하면에는 안테나 장치(1)를 차량에 장착하기 위한 볼트부(21)가 돌출되듯이 형성되어 있다. 또, 안테나 장치(1)로부터 수신 신호를 차량 내로 유도하기 위한 케이블(22)이 안테나 베이스(20)의 하면으로부터 도출되어 있다. 이 케이블(22)은 앰프 기판(34)으로부터 도출되어 있고, 앰프 기판(34)에 설치되어 있는 AM/FM 앰프에 의해 증폭된 AM 수신 신호 및 FM 수신 신호를 유도하는 케이블이 포함되어 있으며, 칼라(collar, 45)에 의해 묶여져 있다. 이 경우, 볼트부(21) 및 케이블(22)이 삽입 관통되는 홀이 차량 루프에 형성되고, 이들 홀에 볼트부(21) 및 케이블(22)이 삽입 관통되도록 루프 상에 안테나 장치(1)를 재치한다. 그리고 차량 내에 돌출된 볼트부(21)에 너트를 조임으로써 안테나 장치(1)를 차량 루프에 고착할 수 있다. 또한 안테나 케이스(10) 내에 수납되어 있는 앰프 기판(34)으로의 전원은, 차량 내로부터 케이블(22)에 의해 앰프 기판(34)으로 공급된다.
본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 분해조립도를 도 7에 도시한다.
도 7을 참조하여 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 조립에 대하여 설명하면, 안테나 케이스(10) 내의 상부에 탑부(31)가 2개의 나사(40)에 의해 고착된다. 안테나 기판(30) 상단에는 접속 금구(36)가 끼움 장착된다. 접속 금구(36)는 안테나 기판(30)을 협지(狹持)함으로써 안테나 기판(30) 상부에 장착된다. 또, 안테나 기판(30) 상에 코일(35)이 납땜되어 장착된다. 이 안테나 기판(30)은, 2개의 나사(41)에 의해 안테나 베이스(20)에 세워져 고착된다. 또한 앰프 기판(34)은 안테나 기판(30)보다 전방에 배치되고, 3개의 나사(42)에 의해 안테나 베이스(20)에 거의 평행하게 고착된다. 앰프 기판(34)으로부터는, 증폭된 AM 수신 신호 및 FM 수신 신호를 출력하는 케이블(22)이 도출되어 있고, 케이블(22) 선단에 단자(43)가 장착되며, 단자(43)는 앰프 기판(34) 이면에 고착된다. 또, 안테나 기판(30)에 철사 형상 접속선(33)의 일단이 접속되고, 접속선(33)의 타단이 앰프 기판(34)에 접속됨으로써 안테나 기판(30)에 설치된 코일(35)의 출력단과 앰프 기판(34)에 설치된 AM/FM 앰프의 입력단이 접속되고, 안테나 패턴과 탑부(31)로 구성되는 안테나 엘리먼트에 의해 수신된 AM/FM 수신 신호가 앰프 기판(34)의 AM/FM 앰프에 입력된다. 안테나 베이스(20)의 인출공에서 인출된 케이블(22)을 묶도록 케이블(22) 밑부분에는 칼라(45)가 끼워져 장착된다.
앰프 기판(34) 밑에는 후크(44)가 배치되고 안테나 베이스(20)에 끼움 장착된다. 후크(44)의 양측면으로 한 쌍의 긴 계합 다리부가 연신(延伸)되어 있다. 이 계합 다리부는 안테나 장치(1)를 차량에 장착했을 때, 차량에 형성된 장착공의 주변에 계합되어, 안테나 장치(1)를 차체에 임시 고정하는 작용을 하고 있다. 이로써 차체 외부에서 안테나 장치(1)를 지지할 필요 없이, 차내에서 볼트부(21)에 너트(47)를 결합할 때에 안테나 장치(1)가 장착공에서 빠져 나오지 않고 결합할 수 있게 된다.
안테나 베이스(20)의 하면에는 베이스 패드(24)가 끼움 장착된다. 베이스 패드(24)의 주연부에는 나사의 헤드부를 삽입 관통 가능한 합계 5개의 공부(孔部)가 형성되어 있어, 이 공부에 밑에서부터 5개의 나사(46)를 삽입 관통시키고, 나사(46)를 안테나 베이스(20) 주연부에 형성된 끼움공에 삽입 관통시켜, 안테나 케이스(10)의 하면 주변 둘레에 결착한다. 이로써 안테나 장치(1)를 조립할 수 있다. 조립된 안테나 장치(1)를, 차량에 형성된 장착공에 볼트부(21)의 위치를 맞춰 장착하면, 상술한 것과 같이 후크(44)에 의해 안테나 장치(1)는 장착공에 임시 고정된다. 이 상태에서, 차내에서 볼트부(21)에 너트(47)를 결착함으로써 안테나 장치(1)를 차체에 장착할 수 있다.
도 7에 도시한 것과 같이 조립된 안테나 장치(1)의 구성을 도 8 내지 도 11에 도시한다. 단, 도 8은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 정면도, 도 10은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 우측면도이며, 도 11은 본 발명에 따른 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 하면도이다. 단, 도 8 내지 도 11에서는 안테나 케이스(10) 및 베이스 패드(24)를 생략하여 도시하고 있다.
이들 도면에 대한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략하지만 안테나 기판(30)은 2개의 나사(41)에 의해 안테나 베이스(20)에 세워져 장착되어 있고, 안테나 기판(30)의 하단에는 오목부(切欠, 30i)가 형성되어, 이 오목부(30i)에 일부 수납되도록 GPS 안테나(32)를 안테나 베이스(20)에 장착할 수 있다. GPS 안테나(32)가 장착된 경우에는, GPS 안테나(32)로부터도 케이블(22)을 따라 케이블이 도출된다. 또, 안테나 기판(30) 상부를 걸치도록 배치된 탑부(31)의 사면으로 된 측부의 하단 주변과 안테나 베이스(20) 상면과의 간격이 h10이고, 간격 h10은 예를 들면 약 34.4 mm로 되어 있다. 또, GPS 안테나(32)는 필요한 경우에 한하여 장착된다. 또한 탑부(31)의 후단부는 비스듬하게 잘라져 안테나 베이스(20)의 후단보다 후방으로 돌출되어 있고, 안테나 베이스(20)와의 대향면적이 극히 저감되어 있다.
이어서 안테나 장치(1)를 구성하고 있는 각 부분의 구성을 도시한다. 도 12 내지 도 14에 안테나 케이스(10)의 구성을 도시한다. 단, 도 12는 안테나 케이스(10)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 13은 안테나 케이스(10)의 구성을 도시한 정면도이며, 도 14는 안테나 케이스(10)의 구성을 도시한 좌측면도이다.
이들 도면에 도시한 것처럼 안테나 케이스(10)는 전파투과성 합성수지제로 되어 있고, 선단으로 갈수록 가늘어지는 유선형의 외형 형상으로 되어 있다. 안테나 케이스(10) 내에는 세워진 안테나 기판(30) 및 안테나 기판(30) 상부에 배치된 탑부(31)를 수납할 수 있는 공간과, 앰프 기판(34)을 횡방향으로 수납할 수 있는 공간이 형성되어 있다.
도 15 내지 도 18에 탑부(31)의 구성을 도시한다. 단, 도 15는 탑부(31)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 16은 탑부(31)의 구성을 도시한 정면도, 도 17은 탑부(31)의 구성을 도시한 하면도이며, 도 18은 탑부(31)의 구성을 도시한 우측면도이다.
이들 도면에 도시한 탑부(31)는 금속판을 가공하여 형성되었고, 전방을 향해 완만하게 강하하는 곡면으로 된 정상부를 가지며, 정상부에서 양측으로 경사진 제 1 측부(31a)와 제 2 측부(31b)가 형성되어 있다. 제 1 측부(31a)와 제 2 측부(31b)의 사면은 급경사를 갖는 사면으로 되어 있다. 제 1 측부(31a)와 제 2 측부(31b)에는 3개씩 슬릿(31f)이 형성되어, 각각의 측부(31a, 31b)는 4개의 조각으로 되어 있다. 이 조각 중 거의 중앙의 한 쌍의 조각이 접촉편(31c)으로 되어 있다. 접촉편(31c)은 도중부터 거의 수직이 되도록 절곡(折曲)되어 형성되어 있다. 또, 탑부(31)의 정상부에는 평탄부(31e)가 2군데 형성되고, 평탄부(31e)에 각각 나사공(31d)이 형성되어 있다. 이 나사공(31d)에 각각 나사(40)를 삽입 관통시켜, 안테나 케이스(10)의 정상부 내측에 결착함으로써 탑부(31)가 안테나 케이스(10)에 내장된다.
탑부(31)의 길이를 L20, 후단 폭을 w20, 전단 폭을 w21, 높이를 h20으로 했을 때, 예를 들면 길이 L20은 약 106 mm, 후단 폭 w20은 약 28 mm, 전단 폭 w21은 약 19 mm, 높이 h20은 약 28 mm이다. 또, 탑부(31) 정상부의 좁은 폭 w22는 약 4 mm이다. 탑부(31)의 제 1 측부(31a)와 제 2 측부(31b)의 사면을 급경사의 사면으로 하는 이유는, 안테나 케이스(10) 내측의 단면 형상에 맞추기 위한 것도 있지만, 주로 탑부(31)와 안테나 베이스(20)가 대면하는 면적을 저감시켜 탑부(31)와 안테나 베이스(20) 사이의 부유 용량을 감소시키기 위해서이다. 이 부유 용량은 안테나 용량 내의 무효 용량이 되어 안테나 이득을 저감시키는 요인이 된다. 또한 탑부(31) 후단부는 비스듬하게 잘라져 안테나 베이스(20)와의 대향 면적을 극히 저감시키고 있다.
도 19(a)(b)에 코일(35)의 구성을 도시한다. 코일(35)은 탑부(31)와 안테나 기판(30)에 형성된 안테나 패턴으로 구성된 작은 안테나 용량의 안테나 엘리먼트를, FM 파대 부근에서 공진시키기 위한 것이다. 도 19(a)는 코일(35)의 구성을 도시한 정면도, 도 19(b)는 코일(35)의 구성을 도시한 측면도이다. 이들 도면에 도시한 코일(35)은 코일이 감겨진 원통상의 코일 본체(35a)와, 코일 본체(35a)로부터 인출된 2줄의 인출선(35b)을 갖고 있다. 코일(35)은 FM 파대 부근에서 공진시키기 위해 안테나 엘리먼트에 직렬로 접속된다. 전술한 것처럼 안테나 장치(1)의 안테나 엘리먼트는 탑부(31)와, 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 안테나 패턴으로 구성되는데, 이 안테나 엘리먼트의 안테나 용량은 약 4.7 pF 정도이므로, 0.5 μH ~ 3 μH 정도의 코일(35)을 직렬로 삽입함으로써 안테나 엘리먼트를 FM 파대 부근에서 공진할 수 있도록 하고 있다. 이로써 탑부(31)와 안테나 패턴으로 구성된 안테나 엘리먼트는, 코일(35)의 작용에 의해 FM 파대에서 양호하게 동작하게 된다. 또한 이 FM 파대에서 공진하는 안테나 엘리먼트를 AM 파대에서는 전압 수신 소자로서 이용함으로써 AM 파대를 수신하도록 하고 있다.
도 20(a)(b)(c)에 접속선(33)의 구성을 도시한다. 단, 도 20(a)는 접속선(33)의 구성을 도시한 평면도, 도 20(b)는 접속선(33)의 구성을 도시한 정면도, 도 20(c)는 접속선(33)의 구성을 도시한 우측면도이다. 이들 도면에 도시한 접속선(33)은 안테나 기판(30)에서 출력되는 수신 신호를 앰프 기판(34)으로 유도하기 위한 접속선으로, 철사 형상의 도체를 절곡하여 형성되어 있다. 접속선(33)은, 정면에서 보면 L자상으로 절곡되어 있는 본체부(33a)를 갖고 있다. 접속선(33) 상부의 단부는 コ자상으로 절곡된 コ자 형상부(33b)이고, 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 장공으로 삽입 관통되어 납땜된다. 또, 접속선(33) 하부의 단부는 U자상으로 절곡된 U자 형상부(33c)로, 그 선단에는 더욱더 본체부(33a)에 거의 평행하게 절곡된 절곡부(33d)를 갖고, 앰프 기판(34)에 형성되어 있는 삽입 관통공에 절곡부(33d) 및 U자 형상부(33c)가 삽입 관통되어 납땜된다.
도 21 및 도 22에 앰프 기판(34)의 구성을 도시한다. 단, 도 21은 앰프 기판(34)의 구성을 도시하는 평면도이고, 도 22는 앰프 기판(34)의 구성을 도시하는 정면도이다. 이들 도면에 도시한 것처럼 앰프 기판(34)은 전단부(前部)가 테이퍼 형상으로 가늘게 된 거의 직사각형 형상인 기판 본체(34a)로 구성되어 있다. 기판 본체(34a)의 주연부에는 3개의 나사공(34b)이 형성되어 있는 동시에, 후단부에 장공인 삽입 관통공(34b)이 형성되어 있다. 이 삽입 관통공(34b)으로 접속선(33) 하부에 형성된 절곡부(33d) 및 U자 형상부(33c)가 삽입 관통되어 납땜된다. 3개의 나사공(34b)에는 각각 나사(42)가 삽입 관통되어 안테나 베이스(20)의 보스(20e)에 결착되고, 이로써 앰프 기판(34)이 안테나 베이스(20)에 고착된다.
도 23(a) ~ (d)에 후크(44)의 구성을 도시한다. 단, 도 23(a)는 후크(44)의 구성을 도시한 평면도, 도 23(b)는 후크(44)의 구성을 도시한 하면도, 도 23(c)는 후크(44)의 구성을 도시한 측면도, 도 23(d)는 후크(44)의 구성을 도시한 정면도이다.
이들 도면에 도시한 후크(44)는, 직사각형 형상인 본체부(44a)를 갖고, 본체부(44a)의 네 모퉁이에서 아래쪽을 향해, 선단에 갈고리 형상의 계합편이 형성된 감합 다리부(44b)가 일측의 양측부에 대향하도록 형성되어 있다. 또, 타측 양측부의 거의 중앙에서 아래쪽으로 연신되듯이 긴 계합 다리부(44c)가 대향하도록 형성되어 있다. 후크(44)를 안테나 베이스(20)에 장착할 때에는, 감합 다리부(44b)가 안테나 베이스(20)에 형성된 직사각형홀의 주변부에 계합하고, 긴 계합 다리부(44c)는 안테나 베이스(20)에 형성된 직사각형홀로 빠져나와 볼트부(21)의 측면을 따라 돌출하게 된다. 계합 다리부(44c)는 안테나 장치(1)를 차체에 장착할 때에, 차체에 설치된 장착공의 주변부에 계합하여, 안테나 장치(1)가 빠져 나오지 않도록 임시 고정할 수 있게 된다.
도 24 내지 도 26에 안테나 베이스(20)의 구성을 도시한다. 단, 도 24는 안테나 베이스(20)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 25는 안테나 베이스(20)의 구성을 도시한 정면도이며, 도 26은 안테나 베이스(20)의 구성을 도시한 우측면도이다.
이들 도면에 도시한 안테나 베이스(20)는, 전단부가 테이퍼 형상으로 가늘게 된 거의 직사각형 형상인 평판으로 구성된 본체부(20a)를 갖고, 본체부(20a)의 주연부에는 합계 5개의 끼움공(20f)이 형성되어 있다. 이 끼움공(20f)의 밑에서부터 각각 삽입 관통된 나사(46)를 안테나 케이스(10) 하면의 주변부에 결착시킴으로써, 안테나 케이스(10)가 안테나 베이스(20)에 끼움 장착된다. 본체부(20a)의 테이퍼 형상으로 가늘게 된 전단부에는 3개의 보스(20e)가 형성되어 있고, 이 보스(20e) 상에 앰프 기판(34)을 재치하고 앰프 기판(34)에 삽입 관통된 나사(42)를 각각 보스(20e)에 결착시킴으로써, 앰프 기판(34)을 안테나 베이스(20)에 고착할 수 있다.
또, 본체부(20a) 거의 중앙부와 후단부측에 2개의 나사부(20d)가 수평방향으로 형성되어 있다. 이 나사부(20d)에, 안테나 기판(30)의 장착공으로 삽입 관통된 나사(41)를 각각 결착시킴으로써 안테나 기판(30)을 세워서 안테나 베이스(20)에 장착할 수 있다. 본체부(20a)의 중앙에서 약간 후단부측에는 직사각형 형상인 오목부를 형성하는 직사각형 틀 형상의 GPS 안테나 장착부(20b)가 형성되고, GPS 안테나 장착부(20b)의 네 모퉁이에 나사공(20c)이 형성되어 있다. 이 나사공(20c)에, GPS 안테나(32)의 장착공을 삽입 관통한 4개의 나사를 각각 결착시킴으로써, GPS 안테나(32)를 GPS 안테나 장착부(20b)에 장착할 수 있다. 본체부(20a)의 중앙부에는 직사각형 형상의 케이블 인출공(20h)이 형성되어 있다. 이 케이블 인출공(20h)으로, 앰프 기판(34)에서 인출된 케이블(22)과 GPS 안테나(32)에서 인출된 케이블을 인출할 수 있다.
더욱이 본체부(20a)의 중앙에서 약간 전단부측에 4개의 제 1 직사각형홀(20g)과 2개의 제 2 직사각형홀(20i)이 형성되어 있다. 제 1 직사각형홀(20g)에는 후크(44)의 4개의 감합 다리부(44b)가 각각 삽입 관통되고, 그 선단이 안테나 베이스(20)의 이면에 계합함으로써 후크(44)가 안테나 베이스(20)에 장착된다. 제 2 직사각형홀(20i)에는 후크(44)의 2개의 계합 다리부(44c)가 삽입 관통되고, 안테나 베이스(20)의 하면에서부터 볼트부(21)를 따라 돌출하게 된다. 본체부(20a)의 이면에는 볼트부(21)가 돌출 형성되어 있는 동시에, 케이블 인출공(20h)에서 인출되는 케이블(22)을 묶는 칼라(45)가 설치되어 있다.
이어서 도 27 내지 도 29에 베이스 패드(24)의 구성을 도시한다. 단, 도 27은 베이스 패드(24)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 28은 베이스 패드(24)의 구성을 도시한 정면도이며, 도 29는 베이스 패드(24)의 구성을 도시한 우측면도이다.
이들 도면에 도시한 베이스 패드(24)는, 전단부를 향해 점차 가늘어 지는 곡면이고 후단이 직선 형상인, 가늘고 긴 타원형을 반절(半截)한 형상의 평판으로 구성된 본체부(24a)를 갖고, 본체부(24a) 표면에는 안테나 베이스(20)의 외형을 따른 형상의 주벽부(周壁部, 24b)가 형성되어 있다. 베이스 패드(24) 표면에 안테나 베이스(20)를 재치하고, 주벽부(24b)에 안테나 베이스(20)의 주변 둘레를 감합함으로써 안테나 베이스(20) 하면에 베이스 패드(24)가 끼움 장착된다. 또한 주벽부(24b)를 따라 합계 5개의 공부(孔部, 24d)가 형성되어 있고, 이 공부(24d)에는, 안테나 베이스(20)의 끼움공(20f)에 밑에서부터 삽입 관통되는 나사(46)의 헤드부가 삽입 관통된다. 본체부(24a)의 중앙에서부터 전단부에 걸쳐 타원형의 관통공(24c)이 형성되어 있고, 이 관통공(24c)으로는 안테나 베이스(20) 하면에 설치되어 있는 볼트부(21)와 케이블(22) 및 칼라(45)가 돌출하게 된다.
이어서 도 30 내지 도 33에 접속 금구(36)의 구성을 도시한다. 단, 도 30은 접속 금구(36)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 31은 접속 금구(36)의 구성을 도시한 하면도, 도 32는 접속 금구(36)의 구성을 도시한 정면도이며, 도 33은 접속 금구(36)의 구성을 도시한 측면도이다.
이들 도면에 도시한 접속 금구(36)는 탄성을 갖는 금속판을 가공하여 형성되었고, 중앙부가 접혀서 겹쳐지도록 절곡되어 있는 금구 본체(36a)를 갖고 있다. 금구 본체(36a)에서 전단부와 후단부의 양측에는 각각 협지편(36c)이 형성되어 있고, 협지편(36c)이 2개씩 서로 마주보고 배치되어, 그 선단부가 접촉하고 있는 동시에 선단이 열리도록 가공되어 있다. 또, 두 쌍의 협지편(36c) 사이에는 협지편(36c)보다 길게 형성된 접촉편(36b)이 서로 마주보고 형성되어 있다. 접촉편(36b)은 하향으로 갈수록 넓어지도록 펼쳐지고, 선단부는 외향을 향해서 반원형으로 구부러져 있다. 접속 금구(36)는 안테나 기판(30) 상단을 협지하도록 장착된다. 이 때, 한 쌍의 협지편(36c)의 선단이 열려져 있기 때문에 안테나 기판(30)의 상단부터 용이하게 협지편(36c) 사이에 삽입할 수 있게 된다. 또한, 접속 금구(36)가 안테나 기판(30) 상부에 삽입 장착되었을 때에, 안테나 기판(30) 상부에 형성되어 있는 안테나 패턴에 접속 금구(36)가 전기적으로 접속하게 된다. 또, 안테나 베이스(20)에 안테나 케이스(10)를 끼움 장착했을 때, 안테나 케이스(10) 내에 장착되어 있는 탑부(31)의 접촉편(31c) 내면에, 펼쳐져 있는 접촉편(36b)이 접촉된다. 이로써 탑부(31)는 접속 금구(36)를 통해 안테나 패턴에 전기적으로 접속하게 된다.
이어서 도 34 내지 도 35에 안테나 기판(30)의 구성을 도시한다. 단, 도 34는 안테나 기판(30)의 구성을 도시한 정면도이고, 도 35는 안테나 기판(30)의 구성을 도시한 측면도이다.
이들 도에 도시한 안테나 기판(30)은 고주파 특성이 양호한 글라스에폭시 기판 등의 프린트 기판으로 되어 있는 기판 본체(30a)를 갖추고, 기판 본체(30a)에는 직사각형 형상 부분의 상부에서 돌출되는 돌출부(30f)와, 좌하부에서 좌측으로 돌출되는 부분이 형성되어 있다. 기판 본체(30a) 상부와 돌출부(30f)에는 안테나 패턴(30b)이 양면에 형성되어 있고, 좌측 주변 둘레에는 안테나 패턴(30b)의 밑에서부터 가늘고 긴 패턴이, 좌하부에서부터 돌출되는 부분에 걸쳐서 양면에 형성되어 있다. 또, 돌출부(30f)는 접속 금구(36)를 삽입 장착하는 부위로서, 돌출부(30f) 상단의 양측에는 접속 금구(36)의 위치 결정을 위한 돌기(30h)가 각각 형성되어 있다. 기판 본체(30a)의 하부에는 2개의 장착공(30d)이 형성되어 있고, 장착공(30d) 사이에는 오목부(30i)가 형성되어 있다. 이 장착공(30d)의 주위에는 링 형상의 패턴이 양면에 형성되어 있고, 장착공(30d)에 각각 나사(41)가 삽입 관통되어 안테나 베이스(20)의 나사부(20d)에 결착됨으로써 안테나 기판(30)이 안테나 베이스(20)에 세워져 장착된다. 또한 오목부(30i)에 일부 수납되도록 GPS 안테나(32)가 안테나 베이스(20)에 장착된다.
안테나 패턴(30b) 좌측에 형성된 공부(孔部, 30g)에는 코일(35)의 인출선(35b)의 일측이 삽입되어 안테나 패턴(30b)에 납땜되고, 인출선(35b)의 타측은 패턴(30c) 상부에 형성되어 있는 장공(30e)에 삽입되어 패턴(30c)에 납땜된다. 또한 패턴(30c) 하부에 형성되어 있는 장공(30e)에는 접속선(33)의 コ자 형상부(33b)가 삽입되어 패턴(30c)에 납땜된다. 이로써 안테나 패턴(30b)은 코일(35), 패턴(30c), 접속선(33)을 통해 접속선(33)의 U자 형상부(33c)가 접속되어 있는 앰프 기판(34)에 설치된 AM/FM 앰프에 접속된다.
안테나 기판(30)에 접속 금구(36), 코일(35) 및 접속선(33)을 장착한 상태를 도 36에 도시한다. 이 도면에 도시한 것처럼 안테나 기판(30) 상부의 돌출부(30f)를 협지하도록 돌출부(30f)의 돌기(30h) 사이에 접속 금구(36)가 장착되어 있다. 코일(35)은 안테나 패턴(30b)의 공부(30g)와 패턴(30c)의 장공(30e) 사이에 납땜되어 있다. 접속선(33)의 コ자 형상부(33b)는 패턴(30c)의 장공(30e)에 납땜되어 있다.
본 발명의 안테나 장치(1)에서 탑부(31)와 안테나 베이스(20)의 간격 h10을 약 34.4 mm로 하고, 도 15 내지 도 18에 도시한 탑부(31)의 수치에서 길이 L20을 약 106 mm, 후단 폭 w20을 약 28 mm, 전단 폭 w21을 약 19 mm, 높이 h20을 약 28 mm, 폭 w22를 약 4 mm로 했을 때, 안테나 장치(1)의 평균 이득의 주파수 특성을 도 37에, 도 70 및 도 71에 도시한 종래예와 비교하여 도시한다.
도 37에 도시한 안테나 장치(1)에서 평균 이득의 주파수 대역은 76 MHz ~ 90MHz의 FM 파대의 주파수 대역으로 되어 있고, 종래의 안테나 장치(100)에서 전체 높이 h100을 약 195 mm(도 70 참조)로 한 경우를 종래예 1로, 전체 높이 h100을 약 70 mm(도 71 참조)로 한 경우를 종래예 2로 도시하고 있다. 종래예 1과 종래예 2의 평균 이득의 주파수 특성을 참조하면 전체 높이 h100을 약 195 mm에서 약 70 mm로 낮게 하면, FM 파대의 주파수 대역 전체에 걸쳐 평균 이득이 약 7 dB 열화되는 것을 알 수 있다. 그리고 도 37을 참조하면 본 발명의 안테나 장치(1)는 장착되었을 때에 돌출되는 높이 h가 약 70 mm이어도 전체 높이 h100이 약 195 mm인 종래예 1과 동등한 평균 이득의 주파수 특성을 얻을 수 있고, 특히 약 84 MHz 이상의 고역에서는 향상된 평균 이득을 얻고 있는 것을 알 수 있다.
이어서 본 발명의 안테나 장치(1)에서 상기 치수로 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 상기 종래예 1 및 종래예 2와 비교하여 도 38에 도시한다.
도 38에 도시한 S/N비의 주파수 대역은 531 kHz ~ 1602 kHz의 AM 파대의 주파수 대역이다. 도 38은 종래예 1의 안테나 장치(100)를 기준으로, 종래예 1의 안테나 장치(100)에서 S/N비가 20 dB 얻어지는 안테나 입력값을 0 dB로 기준화하고, 본 발명의 안테나 장치(1) 및 종래예 2의 안테나 장치(100)에서 20 dB의 S/N비가 얻어지는 안테나 입력값을, 기준화된 안테나 입력값에 대한 입력개선값 [dB]으로서 도시하고 있다. 종래예 1과 종래예 2의 입력개선값의 주파수 특성을 참조하면 전체 높이 h100을 약 195 mm에서 약 70 mm로 낮게 하면, AM 파대의 주파수 대역 전체에 걸쳐 입력개선값이 약 4.5 ~ 약 5 dB 열화되는 것을 알 수 있다. 즉, S/N비가 열화된다. 그리고 도 38을 참조하면 본 발명의 안테나 장치(1)는 높이 h가 약 70 mm이어도 전체 높이 h100이 약 195 mm인 종래예 1과 동등 이상의 입력개선값의 주파수 특성을 얻고 있고, 주파수가 높아짐에 따라 향상된 입력개선값이 얻어져, S/N비가 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
이어서 본 발명의 안테나 장치(1)에서 상기의 치수로 했을 때, FM 방송 수신 신호의 S/N비의 주파수 특성을 상기 종래예 1 및 종래예 2와 비교하여 도 39에 도시한다.
도 39에 도시한 주파수 대역은 76 MHz ~ 90 MHz의 FM 파대의 주파수 대역이다. 도 39에서도 종래예 1의 안테나 장치(100)에서 S/N비가 30 dB 얻어지는 안테나 입력값을 0 dB로 기준화하고, 본 발명의 안테나 장치(1) 및 종래예 2의 안테나 장치(100)에서 30 dB의 S/N비가 얻어지는 안테나 입력값을, 기준화된 안테나 입력값에 대한 입력개선값 [dB]으로서 도시하고 있다. 종래예 1과 종래예 2의 입력개선값의 주파수 특성을 참조하면 전체 높이 h100을 약 195 mm에서 약 70 mm로 낮게 하면, FM 파대의 주파수 대역의 저역(76 MHz)에서는 약 4 dB 열화되고, 중역(83 MHz)에서는 약 1 dB 열화로 그치지만, 중역에서 고역으로 진행됨에 따라 열화되어 90 MHz에서는 7 dB 열화되는 것을 알 수 있다. 그리고 도 39를 참조하면 본 발명의 안테나 장치(1)는 높이 h가 약 70 mm이어도 전체 높이 h100이 약 195 mm인 종래예 1과 동등한 입력개선값의 주파수 특성이 얻어져, S/N비가 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 안테나 장치(1)에서는 탑부(31)를 안테나 베이스(20)의 후단보다 후방으로 돌출시키면 평균 이득 및 S/N비가 향상된다. 여기서, 탑부(31)를 안테나 베이스(20)의 후단보다 후방으로 돌출시켰을 때, 기초 실험의 안테나 장치(1)의 모습을 도 40 내지 도 43에 도시하고, 그 때 얻어진 기초 실험 데이터를 도 44 내지 도 50에 도시한다.
도 40은 기초 실험에 사용한 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 41은 기초 실험에 사용한 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 정면도이며, 도 42는 기초 실험에 사용한 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 우측면도이다. 이들 도면에 도시한 것처럼 안테나 장치(1)에서 탑부(31-1)의 형상은 실시예의 탑부(31)와 약간 다르지만, 길이와 폭의 수치는 거의 같고 안테나 엘리먼트로서는 거의 같은 전기적 성능을 얻고 있다. 탑부(31-1)는 정상부가 거의 평탄하게 형성되고 양측부는 아랫방향을 향해 급경사를 갖는 사면으로 되어 있다. 탑부(31-1)의 후단부는 비스듬하게 잘라져 안테나 베이스(20)와의 대향 면적을 극히 저감시키고 있다. 탑부의 후방 돌출 길이의 기초 실험에서는 도 40, 도 41에 도시한 것처럼 표준 위치로부터 탑부(31-1)의 이동량 L을 L1, L2, L3, L4만큼 후방으로 이동하였고, 여기서는 이동량 L1, L2, L3, L4를 각각 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm, 약 40 mm로 하고 있다. 또한 도 43은 탑부(31-1)의 이동량 L을 약 40 mm(L4)로 했을 때의 구성을 도시한 정면도이다.
표준 위치로부터 탑부(31-1)의 후방으로의 이동량 L을 L1, L2, L3, L4만큼 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 도 44에 도시한다. 도 44에 도시한 평균 이득의 주파수 대역은 76 MHz ~ 90 MHz의 FM 파대의 주파수 대역이다. 도 44를 참조하면 탑부(31-1)의 이동량 L을 0 mm부터 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm, 약 40 mm만큼 후방으로 탑부(31-1)가 이동함에 따라 평균 이득의 주파수 특성이 향상된다. 탑부(31-1)의 후방으로의 이동량이 0 mm인 경우와 약 40 mm인 경우를 비교하면 이동량을 약 40 mm로 했을 때, FM 파대의 주파수 대역 내에서 최대 약 4 dB, 평균 이득의 주파수 특성이 향상된다.
이어서 표준 위치로부터 탑부(31-1)의 후방으로의 이동량 L을 L1, L2, L3, L4만큼 후방으로 이동했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도 45 내지 도 47에 도시한다. 도 45 내지 도 47은 AM 파대의 주파수에서 탑부(31-1)의 후방으로의 이동량 L이 0 mm를 기준으로, S/N비가 20 dB 얻어지는 안테나 입력값을 0 dB로 기준화하고, 이동량 L을 0 mm부터 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm, 약 40 mm 이동했을 때에 20 dB의 S/N비가 얻어지는 안테나 입력값을, 기준화된 안테나 입력값에 대한 입력개선값 [dB]으로서 도시하고 있다. 도 45는 주파수를 하한값인 531 kHz로 했을 때, 이동량 L인 돌출 길이 L에 대한 입력개선값을 도시하고 있고, 도 46은 주파수를 거의 중심 주파수인 999 kHz로 했을 때, 이동량 L인 돌출 길이 L에 대한 입력개선값으로 도시하고 있고, 도 47은 주파수를 상한값인 1602 kHz로 했을 때, 이동량 L인 돌출 길이 L에 대한 입력개선값을 도시하고 있다. 이들 도면을 참조하면 주파수 531 kHz에서는 돌출 길이 L이 커질수록 입력개선값이 향상되고, 돌출 길이 L이 40 mm일 때에 약 1.3 dB 향상된다. 또, 주파수 999 kHz에서도 돌출 길이 L이 커질수록 입력개선값이 향상되고, 돌출 길이 L이 40 mm일 때에 약 0.8 dB 향상된다. 더욱이 주파수 1602 kHz에서도 돌출 길이 L이 커질수록 입력개선값이 향상되고, 돌출 길이 L이 40 mm일 때에 약 1.5 dB 향상된다. 이와 같이 AM 파대에서는 돌출 길이 L을 크게 할수록 S/N비가 향상된다.
이어서 표준 위치로부터 탑부(31-1)의 후방으로의 이동량 L을 L1, L2, L3, L4만큼 후방으로 이동했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 도 48 내지 도 50에 도시한다. 도 48 내지 도 50은 FM 파대의 주파수에서 탑부(31-1)의 후방으로의 이동량 L이 0 mm를 기준으로, S/N비가 30 dB 얻어지는 안테나 입력값을 0 dB로 기준화하고, 이동량 L을 0 mm부터 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm, 약 40 mm 이동했을 때에 30 dB의 S/N비가 얻어지는 안테나 입력값을, 기준화된 안테나 입력값에 대한 입력개선값 [dB]으로서 도시하고 있다. 도 48은 주파수를 하한값인 76 MHz로 했을 때, 이동량 L인 돌출 길이 L에 대한 입력개선값을 도시하고 있고, 도 49는 주파수를 거의 중심 주파수인 83 MHz로 했을 때, 이동량 L인 돌출 길이 L에 대한 입력개선값을 도시하고 있으며, 도 50은 주파수를 상한값인 90 MHz로 했을 때, 이동량 L인 돌출 길이 L에 대한 입력개선값을 도시하고 있다. 이들 도면을 참조하면 주파수 76 MHz에서는 돌출 길이 L이 커질수록 입력개선값이 향상되고, 돌출 길이 L이 40 mm일 때에 약 1.2 dB 향상된다. 또한 주파수 83 MHz에서도 돌출 길이 L이 커질수록 입력개선값이 향상되고, 돌출 길이 L이 40 mm일 때에 약 0.6 dB 향상된다. 더욱이 주파수 90 MHz에서도 돌출 길이 L이 커질수록 입력개선값이 향상되고, 돌출 길이 L이 40 mm일 때에 약 1.3 dB 향상된다. 이와 같이 FM 파대에서도 돌출 길이 L을 크게 할수록 S/N비가 향상된다.
상기한 기초 실험으로부터, 탑부(31)를 후방으로 이동할수록 그라운드로부터의 간격이 커지고, 그라운드와 탑부(31) 사이의 부유 용량이 감소되어, AM 파대에서도 FM 파대에서도 이득 및 S/N비가 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서 본 발명의 안테나 장치(1)에서 탑부(31)와 안테나 베이스(20)와의 높이 H를 변화시켰을 때, 평균 이득 및 S/N비의 데이터를 얻는 기초 실험에 대해 설명한다. 안테나 베이스(20)로부터 탑부(31)의 높이 H를 변화시키는 기초 실험에서의 안테나 장치(1)의 모습을 도 51 내지 도 55에 도시하고, 그 때 얻은 기초 실험 데이터를 도 56 내지 도 62에 도시한다.
도 51은 기초 실험에 사용한 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 우측면도이고, 도 52는 기초 실험에 사용한 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 정면도이며, 도 53은 기초 실험에 사용한 안테나 장치(1)의 구성을 도시한 평면도이다. 이들 도면에 도시한 것처럼 안테나 장치(1)에서 탑부(31-2)의 형상은 실시예의 탑부(31)와 약간 다르고, 전술한 탑부를 후방으로 이동시키는 기초 실험에 사용한 탑부(31-1)의 양측부 치수를 크게 한 형상으로 되어 있다. 아랫방향을 향해 급경사인 사면으로 된 탑부(31-2)의 양측부는, 수평 방향으로 약 50 mm인 사면에서 아랫방향으로의 치수가 약 60 mm로 되어 있다. 탑부 높이의 기초 실험에서는, 도 51 내지 도 53에 도시한 것처럼 안테나 베이스(20)로부터 탑부(31-2)의 높이 H를 H1, H2, H3, H4로 높게 하고, 여기서는 높이 H1, H2, H3, H4를 각각 약 5 mm, 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm로 하고 있다. 또한 도 54는 탑부(31-2)의 높이 H를 약 30 mm(H4)로 했을 때의 구성을 도시한 정면도이고, 도 55는 탑부(31-2)의 높이 H를 약 30 mm(H4)로 했을 때의 구성을 도시한 우측면도이다.
탑부(31-2)의 높이 H를 H1, H2, H3, H4로 점점 높게 했을 때, FM 파대에서의 평균 이득의 주파수 특성을 도 56에 도시한다. 도 56에 도시한 평균 이득의 주파수 대역은 76 MHz ~ 90 MHz의 FM 파대의 주파수 대역이다. 도 56을 참조하면 안테나 베이스(20)로부터 탑부(31-2)의 높이 H를 5 mm부터 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm로 높게 함에 따라 평균 이득의 주파수 특성은 점차 향상된다. 탑부(31-2)의 높이가 약 5 mm인 경우와 약 10 mm인 경우를 비교하면 높이 H를 약 10 mm로 했을 때, FM 파대의 주파수 대역 내에서 최대 약 5 dB의 평균 이득이 향상된다. 또한 탑부(31-2)의 높이가 약 5 mm인 경우와 약 30 mm인 경우를 비교하면 높이 H를 약 30 mm로 했을 때, FM 파대의 주파수 대역 내에서 최대 약 10 dB의 평균 이득이 향상된다.
이어서 탑부(31-2)의 높이 H를 H1, H2, H3, H4로 점점 높게 했을 때, AM 파대에서의 S/N비의 변화 특성을 도 57 내지 도 59에 도시한다. 도 57 내지 도 59는 AM 파대의 주파수에서 안테나 베이스(20)로부터 탑부(31-2)의 높이 H가 30 mm를 기준으로, S/N비가 20 dB 얻어지는 안테나 입력값을 0 dB로 기준화하고, 높이 H를 5 mm부터 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm만큼 이동했을 때, 20 dB의 S/N비가 얻어지는 안테나 입력값을, 기준화된 안테나 입력값에 대한 입력개선값 [dB]으로서 도시하고 있다. 도 57은 주파수를 하한값인 531 kHz로 했을 때, 높이 H에 대한 입력개선값을 도시하고 있고, 도 58은 주파수를 거의 중심 주파수인 999 kHz로 했을 때, 높이 H에 대한 입력개선값을 도시하고 있으며, 도 59는 주파수를 상한값인 1602 kHz로 했을 때, 높이 H에 대한 입력개선값을 도시하고 있다. 이들 도면을 참조하면 주파수 531 kHz에서는 높이 H가 5 mm일 때에 약 6 dB를 초과하여 열화되는데, 높이 H가 커질수록 입력개선값이 향상되어 높이 H가 30 mm일 때에 0 dB까지 향상된다. 또, 주파수 999 kHz에서도 높이 H가 5 mm일 때에 약 6 dB 미만으로 열화되는데, 높이 H가 커질수록 입력개선값이 향상되어 높이 H가 30 mm일 때에 0 dB까지 향상된다. 더욱이 주파수 1602 kHz에서도 높이 H가 5 mm일 때에 약 6 dB 미만으로 열화되는데, 높이 H가 커질수록 입력개선값이 향상되어 높이 H가 30 mm일 때에 0 dB까지 향상된다. 이와 같이 AM 파대에서는 높이 H를 높게 할수록 S/N비가 향상된다.
이어서 탑부(31-2)의 높이 H를 H1, H2, H3, H4로 점점 높게 했을 때, FM 파대에서의 S/N비의 주파수 특성을 도 60 내지 도 62에 도시한다. 도 60 내지 도 62는 FM 파대의 주파수에서 안테나 베이스(20)로부터 탑부(31-2)의 높이 H가 30 mm를 기준으로, S/N비가 30 dB 얻어지는 안테나 입력값을 0 dB로 기준화하고, 높이 H를 5 mm부터 약 10 mm, 약 20 mm, 약 30 mm만큼 이동했을 때, 30 dB의 S/N비가 얻어지는 안테나 입력값을, 기준화된 안테나 입력값에 대한 입력개선값을 도시하고 있고, 도 60은 주파수를 하한값인 76 MHz로 했을 때, 높이 H에 대한 입력개선값을 도시하고 있으며, 도 61은 주파수를 거의 중심 주파수인 83 MHz로 했을 때, 높이 H에 대한 입력개선값을 도시하고 있고, 도 62는 주파수를 상한값인 90 MHz로 했을 때, 높이 H에 대한 입력개선값을 도시하고 있다. 이들 도면을 참조하면 주파수 76 MHz에서는 높이 H가 5 mm일 때에 약 6.4 dB 열화되지만, 높이 H가 커질수록 입력개선값이 향상되어 높이 H가 30 mm일 때에 0 dB까지 향상된다. 또, 주파수 83 MHz에서도 높이 H가 5 mm일 때에 약 7.5 dB 열화되지만, 높이 H가 커질수록 입력개선값이 향상되어 높이 H가 30 mm일 때에 0 dB까지 향상된다. 더욱이 주파수 90 MHz에서도 높이 H가 5 mm일 때에 약 4.5 dB 열화되지만, 높이 H가 커질수록 입력개선값이 향상되어 높이 H가 30 mm일 때에 0 dB까지 향상된다. 이와 같이 FM 파대에서도 높이 H를 높게 할수록 S/N비가 향상된다.
상기한 기초 실험에서, 안테나 베이스(20)로부터 탑부(31)의 높이 H를 높게 할수록 안테나 베이스(20)가 되는 그라운드로부터의 간격이 커지고, 그라운드와 탑부(31) 사이의 부유 용량이 감소한다. 여기서는, 높이 H를 약 10 mm 이상으로 하면 AM 파대에서도 FM 파대에서도 이득 및 S/N비가 향상하는 것을 알 수 있다.
이어서 본 발명의 안테나 장치(1)에서 안테나 베이스(20)에 대면하는 탑부(31)의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량의 데이터를 얻는 기초 실험에 대해 설명한다. 본 발명의 안테나 장치(1)의 등가회로를 도 69에 도시한다. 등가회로에서 안테나 엘리먼트부(50)는 탑부(31)와 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 안테나 패턴(30b)에 의해 구성되어 있고, 안테나 엘리먼트 유기전압원 V0와 안테나 전체 용량 Ca가 직렬로 접속되어 있다. 안테나 엘리먼트부(50)로부터 출력되는 수신 신호는 앰프 기판(34)에 설치되어 있는 앰프 회로부(51)에 입력된다. 앰프 회로부(51)에는 앰프 AMP가 설치되어 있고, 입력된 수신 신호가 증폭되어 출력단 OUT으로 출력된다. 또, 앰프 회로부(51)의 입력측에는 그라운드와의 사이에 앰프 입력부 용량인 무효 용량 Ci가 접속되어 있다. 무효 용량 Ci는 그라운드에 대한 안테나 엘리먼트부(50)의 부유 용량에 의해 발생한다. 앰프 AMP에 입력되는 수신 신호의 안테나 입력부 전압 Vi는 다음 식(1)으로 구해진다.
Vi=V0·Ca/(Ca+Ci) (1)
(1)식에 표시된 것처럼 무효 용량 Ci가 작을수록 앰프 AMP에 입력되는 안테나 입력부 전압 Vi는 커지고, 안테나 장치(1)의 이득이 향상하는 것을 알 수 있다.
따라서 안테나 베이스(20)에 대면하는 탑부(31)의 면적을 변화시켰을 때, 안테나 용량(Ca+Ci)의 데이터를 얻는 기초 실험에서는, 면적이 다른 3종류의 탑부(31-3)를 준비하고, 탑부(31-3)를 안테나 베이스(20)에 대해 수직 및 평행으로 배치하여 그 사이의 이격거리 S를 변화시켰을 때의 안테나 용량을 측정했다. 도 63(a)(b)에 도시한 탑부(31-3)는 횡길이 a1이 약 50 mm, 종길이 b1이 약 50 mm이고, 도 63(a)는 탑부(31-1)가 안테나 베이스(20)에 세워진 안테나 기판(30) 상에 수직으로 배치된 구성을 도시한 정면도로서, 안테나 기판(30)의 높이가 이격거리 S이다. 도 63(b)는 탑부(31-3)가 안테나 베이스(20)에 세워진 안테나 기판(30) 상에 수평으로 배치된 구성을 도시한 측면도로서, 안테나 기판(30)의 높이가 이격거리 S이다. 도 63(a)(b)에 도시한 제 1 구성에서 이격거리 S를 약 10 mm부터 약 50 mm까지 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도 66에 도시한다. 도 66을 참조하면 도 63(a)에 도시한 것처럼 탑부(31-1)를 수직으로 배치한 경우, 이격거리 S가 10 mm일 때에 최대가 되어 안테나 용량은 약 2.8 pF이고, 이격거리 S가 커짐에 따라 감소하여 이격거리 S가 40 mm일 때에 안테나 용량은 약 1.9 pF가 된다. 또한 도 63(b)에 도시한 것처럼 탑부(31-3)를 수평으로 배치한 경우, 안테나 베이스(20)와의 대향 면적이 커지고, 이격거리 S가 10 mm일 때에 최대가 되어 안테나 용량은 약 4.3 pF이며, 이격거리 S가 커짐에 따라 감소하여 이격거리 S가 40 mm일 때에 안테나 용량은 약 2 pF가 된다.
이어서 도 64(a)(b)에 도시한 탑부(31-3)는 횡길이 a2가 약 50 mm, 종길이 b2가 약 25 mm이고, 도 64(a)는 탑부(31-3)가 안테나 베이스(20)에 세워진 안테나 기판(30) 상에 수직으로 배치된 구성을 도시한 정면도로서, 안테나 기판(30)의 높이가 이격거리 S이다. 도 64(b)는 탑부(31-3)가 안테나 베이스(20)에 세워진 안테나 기판(30) 상에 수평으로 배치된 구성을 도시한 측면도로서, 안테나 기판(30)의 높이가 이격거리 S이다. 도 64(a)(b)에 도시한 제 2 구성에서 이격거리 S를 약 10 mm부터 약 50 mm까지 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도 67에 도시한다. 도 67을 참조하면 도 64(a)에 도시한 것처럼 탑부(31-3)를 수직으로 배치한 경우, 이격거리 S가 10 mm일 때에 최대가 되어 안테나 용량은 약 2.1 pF이고, 이격거리 S가 커짐에 따라 감소하여 이격거리 S가 약 40 mm일 때에 안테나 용량은 약 1.3 pF가 된다. 또한 도 64(b)에 도시한 것처럼 탑부(31-3)를 수평으로 배치한 경우, 안테나 베이스(20)와의 대향 면적이 커지고, 이격거리 S가 10 mm일 때에 최대가 되어 안테나 용량은 약 3 pF이며, 이격거리 S가 커짐에 따라 감소하여 이격거리 S가 40 mm일 때에 안테나 용량은 약 1.4 pF가 된다.
이어서 도 65(a)(b)에 도시한 탑부(31-3)는 횡길이 a3이 약 50 mm, 종길이 b3이 약 3 mm이고, 도 65(a)는 탑부(31-3)가 안테나 베이스(20)에 세워진 안테나 기판(30) 상에 수직으로 배치된 구성을 도시한 정면도로서, 안테나 기판(30)의 높이가 이격거리 S이다. 도 65(b)는 탑부(31-3)가 안테나 베이스(20)에 세워진 안테나 기판(30) 상에 수평으로 배치된 구성을 도시한 측면도로서, 안테나 기판(30)의 높이가 이격거리 S이다. 도 65(a)(b)에 도시한 제 3 구성에서 이격거리 S를 약 10 mm부터 약 50 mm까지 변화시켰을 때, 안테나 용량의 변화 특성을 도 68에 도시한다. 도 68을 참조하면 도 65(a)에 도시한 것처럼 탑부(31-3)를 수직으로 배치한 경우, 이격거리 S가 10 mm일 때에 최대가 되어 안테나 용량은 약 1 pF이고, 이격거리 S가 커짐에 따라 감소하여 이격거리 S가 40 mm일 때에 안테나 용량은 약 0.7 pF가 된다. 또한 도 65(b)에 도시한 것처럼 탑부(31-3)를 수평으로 배치한 경우도 마찬가지로 이격거리 S가 10 mm일 때에 최대가 되어 안테나 용량은 약 1 pF이고, 이격거리 S가 커짐에 따라 감소하여 이격거리 S가 40 mm일 때에 안테나 용량은 약 0.7 pF가 된다.
안테나 용량은 안테나 전체 용량 Ca와 무효 용량 Ci의 합이고, 무효 용량 Ci는 안테나 엘리먼트부(50)와 그라운드의 대향 면적에 의해 발생하는 부유 용량이므로, 탑부(31-3)를 횡으로 배치했을 때에 탑부(31-3)와 안테나 베이스(20)의 대향 면적이 커져 무효 용량 Ci가 커진다. 이 무효 용량 Ci는 이격거리 S에 반비례하여 감소하므로, 이격거리 S가 커짐에 따라 안테나 용량은 감소한다. 이 경우, 감소하는 용량은 무효 용량 Ci에 기초하는 용량으로, 안테나 전체 용량 Ca는 이격거리 S가 변화해도 변화하지 않는다. 따라서 도 66 내지 도 68의 안테나 용량의 변화 특성에 도시된 것처럼 무효 용량 Ci는 탑부(31-3)와 안테나 베이스(20)의 대향 면적을 적게 함으로써 작아지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 탑부(31-3)의 면적을 작게 할수록 무효 용량 Ci는 작아지지만, 탑부(31-3)의 면적을 크게 해도 수직으로 배치함으로써 무효 용량 Ci를 작게 할 수 있다. 따라서 본 발명 실시예의 안테나 장치(1)의 탑부(31)에서는, 정상부에서 양측으로 급경사를 갖는 사면인 제 1 측부(31a)와 제 2 측부(31b)로 구성함으로써 안테나 베이스(20)와의 대향 면적을 저감시켜 무효 용량을 작게 하고 있는 것이다.
이상으로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치(1)는 저자세이고, 약 70 mm 이하의 높이이다. 안테나 장치(1)에서는 전술한 것처럼 탑부(31)와 안테나 기판(30)에 형성되어 있는 안테나 패턴(30b)에 의해 안테나 엘리먼트가 구성되고, 이 안테나 엘리먼트의 안테나 용량은 약 4.7 pF가 된다. 이 경우, 탑부(31)의 하단 주변부터 안테나 베이스(20) 상면까지의 높이 h10은 약 34.4 mm이고, 탑부(31)의 수치는 전술한 수치이다. 본 발명의 안테나 장치(1)에서 안테나 용량은, 안테나 엘리먼트가 안테나로서 유효하게 기능하도록 약 3 pF 이상으로 하는 것이 적합하다. 그리고 무효 용량을 저감시키기 위해 이격거리 S로 도시되는 탑부(31)의 하단 주변부터 안테나 베이스(20) 상면까지의 높이 h10은, 약 10 mm 이상으로 하는 것이 적합하다. 또, 탑부(31) 후단부를 안테나 베이스(20)의 후단보다 후방으로 돌출되도록 이동시킴으로써 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 더욱이 탑부(31)의 형상은 도 15 내지 도 18에 도시하는 형상으로 제한하지 않고, 도 40 내지 도 43에 도시한 탑부(31-1)의 형상으로 해도 좋다.
상기 설명에서는 금속판으로 구성된 탑부를 안테나 케이스 내에 장착함으로써 내장하도록 했지만, 탑부를 안테나 케이스 내의 상부 내면에 증착 또는 부착함으로써 탑부를 안테나 케이스 내에 내장하도록 해도 좋다. 또한 본 발명에 따른 안테나 장치는 차량의 루프나 트렁크에 장착되는 차량 탑재용으로 했지만, 여기에 제한을 두지 않고 AM 파대와 FM 파대를 수신하는 안테나 장치라면 적용할 수 있다.
1 : 안테나 장치 10 : 안테나 케이스
20 : 안테나 베이스 20a : 본체부
20b : 안테나 장착부 20c : 나사공
20d : 나사부 20e : 보스
20f : 끼움공 20g : 직사각형홀
20h : 케이블 인출공 20i : 직사각형홀
21 : 볼트부 22 : 케이블
24 : 베이스 패드 24a : 본체부
24b : 주벽부(周壁部) 24c : 관통공
24d : 공부(孔部) 30 : 안테나 기판
30a : 기판 본체 30b : 안테나 패턴
30c : 패턴 30d : 장착공
30e : 장공(長孔) 30f : 돌출부
30g : 공부(孔部) 30h : 돌기
30i : 오목부(切欠) 31 : 탑부(TOP部)
31a : 제 1 측부 31b : 제 2 측부
31c : 접촉편 31d : 나사공
31e : 평탄부 31f : 슬릿
32 : GPS 안테나 33 : 접속선
33a : 본체부 33b : コ자 형상부
33c : U자 형상부 33d : 절곡부(折曲部)
34 : 앰프 기판 34a : 기판 본체
34b : 나사공 34b : 삽입 관통공
35 : 코일 35a : 코일 본체
35b : 인출선 36 : 접속 금구(金具)
36a : 금구 본체 36b : 접촉편
36c : 협지편(狹持片) 40 : 나사
41 : 나사 42 : 나사
43 : 단자 44 : 후크
44a : 본체부 44b : 감합 다리부
44c : 계합 다리부 45 : 칼라(collar)
46 : 나사 47 : 너트
50 : 안테나 엘리먼트부 51 : 앰프 회로부
100 : 안테나 장치 110 : 엘리먼트
111 : 안테나 기부(基部)
20 : 안테나 베이스 20a : 본체부
20b : 안테나 장착부 20c : 나사공
20d : 나사부 20e : 보스
20f : 끼움공 20g : 직사각형홀
20h : 케이블 인출공 20i : 직사각형홀
21 : 볼트부 22 : 케이블
24 : 베이스 패드 24a : 본체부
24b : 주벽부(周壁部) 24c : 관통공
24d : 공부(孔部) 30 : 안테나 기판
30a : 기판 본체 30b : 안테나 패턴
30c : 패턴 30d : 장착공
30e : 장공(長孔) 30f : 돌출부
30g : 공부(孔部) 30h : 돌기
30i : 오목부(切欠) 31 : 탑부(TOP部)
31a : 제 1 측부 31b : 제 2 측부
31c : 접촉편 31d : 나사공
31e : 평탄부 31f : 슬릿
32 : GPS 안테나 33 : 접속선
33a : 본체부 33b : コ자 형상부
33c : U자 형상부 33d : 절곡부(折曲部)
34 : 앰프 기판 34a : 기판 본체
34b : 나사공 34b : 삽입 관통공
35 : 코일 35a : 코일 본체
35b : 인출선 36 : 접속 금구(金具)
36a : 금구 본체 36b : 접촉편
36c : 협지편(狹持片) 40 : 나사
41 : 나사 42 : 나사
43 : 단자 44 : 후크
44a : 본체부 44b : 감합 다리부
44c : 계합 다리부 45 : 칼라(collar)
46 : 나사 47 : 너트
50 : 안테나 엘리먼트부 51 : 앰프 회로부
100 : 안테나 장치 110 : 엘리먼트
111 : 안테나 기부(基部)
Claims (3)
- 안테나 케이스와, 해당 안테나 케이스 내에 수납되는 안테나부를 갖추고, 장착되었을 때에 약 70 mm 이하의 높이로 돌출되는 안테나 장치로서,
상기 안테나부는,
상기 안테나 케이스 하단에, 상기 안테나 케이스의 하면을 폐색하도록 끼움 장착되는 전도성 안테나 베이스와,
해당 안테나 베이스 상에 세워져 배치되고, 안테나 패턴이 상부에 형성되어 있는 안테나 기판과,
정상부(頂部)와, 해당 정상부의 양측으로부터 사면(斜面)으로 된 측부가 형성되어 단면 형상이 산 형상으로 형성되어 있고, 상기 안테나 기판을 걸치도록 배치되어 있는 동시에, 상기 정상부 근방이 상기 안테나 패턴에 접속되고, 상기 안테나 패턴과 함께 안테나 엘리먼트를 구성하고 있는 전도성 탑부(TOP部)와,
상기 안테나 엘리먼트에 의해 수신된 AM 방송과 FM 방송 신호를 증폭하는 앰프가 설치되고, 상기 안테나 베이스 상에 배치되어 있는 앰프 기판을 갖추고,
상기 탑부에서 상기 측부의 하단 주변과 상기 안테나 베이스의 간격이 약 10 mm 이상으로 되어 있는 동시에, 상기 안테나 엘리먼트의 안테나 용량이 약 3 pF 이상이 되는 크기로 상기 탑부의 크기가 되어 있고, 상기 안테나 엘리먼트의 인덕턴스분을 보충하는 코일을 통해 상기 안테나 기판의 상기 안테나 패턴이 상기 앰프 기판의 상기 앰프의 입력에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치
- 제 1항에 있어서,
상기 안테나부는, 상기 안테나 패턴이 형성되어 있는 상기 안테나 기판의 상부를 협지(狹持)하도록 장착되고, 양측으로 펼쳐지도록 형성되어 있는 접촉편을 갖는 접속 금구(金具)를 더욱 갖추고,
상기 안테나 케이스 내의 상부에 상기 탑부가 내장되어 장착되어 있고, 상기 안테나 케이스에 의해 상기 안테나부를 덮도록 상기 안테나 베이스에 상기 안테나 케이스를 장착했을 때에, 상기 접속 금구의 상기 접촉편이 상기 탑부의 상기 측부 내측으로 접촉함으로써, 상기 탑부와 상기 안테나 패턴이 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 탑부의 후단부가, 상기 안테나 베이스의 후단보다 후방으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
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|---|---|---|---|
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