KR20130053490A - 타원형 방사 패턴을 갖는 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타원형 방사 패턴을 갖는 패치 안테나에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 패치 안테나는, 타원형의 방사 패턴을 갖는 금속 패치; 상기 금속 패치의 하부에 위치하는 유전체층; 및 상기 금속 패치와 비아(via)를 통해 연결되며, 송신신호를 상기 금속 패치로 전달하거나, 상기 금속 패치로부터 수신신호를 전달받는 급전선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

타원형 방사 패턴을 갖는 패치 안테나{Patch Antenna which is has Radiation of Ellipse Shape}

본 발명은 패치 안테나에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 차량의 실내 감시를 위해 적용될 수 있는 타원형 방사 패턴을 갖는 패치 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 침입 감지 시스템은 패치 안테나를 이용하여 침입을 감지한다.

통상, 패치 안테나의 방사 패턴은 원형에 가까운 형태이므로, 감지 영역 또한 원형에 가깝다.

그러므로, 차량 침입 감지 시스템은 직사각형인 차량에 패치 안테나의 감지 영역을 적용하기 위해서, 두 개 이상의 패치 안테나의 간섭작용을 이용하고 있다.

그런데, 직사각형의 방사 패턴을 갖는 패치 안테나는 도 1과 같이, 차량 외부까지 감지 영역이 확산 되어, 차량 외부의 움직임을 오감지하는 문제가 있다(도1 오감지 영역 참조).

차량 외부 움직임을 오감지하는 것을 방지하기 위해서, 출력 파워(Power)를 줄이면, 차량 실내에 움직임을 감지하지 못하는 음영 영역이 발생하여 차량 실내 침입감지를 수행하지 못하는 문제가 발생한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 금속 패치의 형상에 의해 타원형 방사 패턴을 제공할 수 있는 타원형 방사 패턴을 갖는 패치 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른 패치 안테나는, 타원형의 방사 패턴을 갖는 금속 패치; 상기 금속 패치의 하부에 위치하는 유전체층; 및 상기 금속 패치와 비아(via)를 통해 연결되며, 송신신호를 상기 금속 패치로 전달하거나, 상기 금속 패치로부터 수신신호를 전달받는 급전선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 면에 따른 패치 안테나는, 복수의 잎을 갖는 클로버(토끼풀속) 형상으로 구성되어, 타원형의 방사 패턴을 갖는 금속 패치; 및 상기 금속 패치의 하부에 위치하는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 복수의 패치 안테나를 사용하지 않고, 단 하나의 패치 안테나만을 사용하여 타원형 방사 패턴을 제공할 수 있어, 종래의 센서 장치의 부품 수 및 안테나 튜닝 시간을 줄일 수 있으며, 가장 무게가 많이 나가는 부품인 안테나 수를 줄여 제품 무게를 감소시킬 수 있다. 이러한 본 발명은 차량 종류(새단, SUV, RV)에 구해 받지 않고, 차량에 맞게 튜닝이 가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명은 타원형 방사 패턴으로 인해 차량 내부 감지의 음영 지역은 늘이면서, 반대로 차량 외부의 움직임에 대한 감지 영역은 줄일 수 있어, 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명은 차량 외부의 움직임에 대한 오알람 발생을 개선할 수 있어, 사용자의 불만 및 A/S가 현저히 줄일 수 있어 그로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 패치 안테나의 적용 예.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 침입 감지 장치를 도시한 도면.
도 3은 패치 배열 안테나를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 측면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 상면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 방사 패턴.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 구체 구성을 설명하기에 앞서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나가 적용될 수 있는 차량 침입 감지 장치에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 침입 감지 장치를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 침입 감지 장치(20)는 송신부(210), 안테나부(220), 수신부(230), 복조부(240), 센서 감지부(250), 실내 침입 판정부(260) 및 차체 제어 모듈(270)을 포함한다.

송신부(210)는 중앙 상부 또는 앞좌석 상부의 실내등 주변에 설치되어, 실내 환경 변화를 감지하도록 ISM(industrial scientific and medical) 대역의 신호를 생성하여 방사한다.

안테나부(220)는 ISM 대역의 신호를 송수신하고, 감지영역을 장착 차량의 실내 공간에 맞추어서 조절할 수 있도록, 1개 또는 2개의 패치 안테나(도 4의 10)를 포함한다.

수신부(230)는 송신된 ISM 대역의 신호가 도플러 효과에 의해 위상 변조되어, 안테나부(220)에 수신된 RF 신호를 수신한다.

복조부(240)는 수신부(230)로부터 위상 변조된 RF 신호를 전달받아 기저대역의 신호로 변환한다.

센서 감지부(250)는 기저대역 신호를 실내의 움직임 유무의 변화에 대한 전압값으로 변환한다.

실내 침입 판정부(260)는 실내의 움직임 유무의 변화에 대한 전압값을 근거로 강제성 실내 침입 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 실내 침입 판정 정보를 발생한다.

차체 제어 모듈(270)은 CAN 통신 또는 LIN 통신을 통해 실내 침입 판정 정보를 수신하여 경고등 및 경고음 중 적어도 하나를 제어한다.

본 발명은 차량 침입 감지 장치(20) 또는 그에 상응하는 장치에 적용되는 패치 안테나에 관한 것이다. 이하에서 설명한다.

전술한 바와 같이, 종래의 패치 안테나는 직사각형 형상으로 구성되어, 원형 방사 패턴을 제공하나, 도 3과 같이, 2개의 패치 안테나를 일정 간격으로 배열(Array)하면, 방사 패턴을 타원형으로 만들 수 있다. 이는 각 패치 안테나의 상하에서 들어오는 신호의 파워는 위상이 동일하여 증가하고, 좌우에서 들어오는 신호의 파워는 각 패치 안테나의 간격에 의한 위상 차로 인해 감소하기 때문이다.

이 같이, 패치 안테나를 배열하면, 패치 안테나 간의 간격에 의해서 파워의 합(동 위상)과 차(역 위상)가 발생하여 방사 패턴이 타원형으로 생길 수 있다. 본 발명은 이러한 특징을 이용한다.

이하, 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 측면도며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 상면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 방사 패턴이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나(10)는 금속 패치(11), 유전체층(12), 접지층(14), 비아(Via)(13) 및 급전선(15)을 포함한다.

금속 패치(11)는 유전체층(12)의 상부에 위치하는 도전체로서, 타원형의 방사 패턴을 제공한다.

금속 패치(11)는 복수의 잎을 갖는 클로버(토끼풀속) 형상으로 구성되며, 각 잎의 간격에 의해 송수신 파워(Power)의 합(동 위상)과 차(역 위상)가 발생함에 따라 타원형의 방사 패턴을 가질 수 있다. 이때, 금속 패치(11)의 방사 패턴은 각 잎의 간격, 각 잎의 형상 및 각 잎의 개수 등에 의해서 조절될 수 있다.

도 4에서는 금속 패치(11)가 네잎 클로버 형상인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

유전체층(12)은 금속 패치(11)의 하부에 위치하는 유전율을 갖는 층(Layer)으로서, 세라믹 등의 재질로 구성된다.

유전체층(12)은 금속 패치(11)의 임피던스 정합 및 공진 주파수를 조정할 수 있으며, 금속 패치(11)의 임피던스 정합 주파수대를 확장하거나, 금속 패치(11)의 크기를 줄이도록 돕는다.

접지층(14)은 유전체층(12)의 하부에 위치하는 도전체 층으로서, 급전선(15)이 위치할 수 있다.

급전선(15)은 예컨대, 접지층(14)에 위치하며, 비아(13)를 통해 금속 패치(11)에 송신할 신호를 전달하거나, 금속 패치(11)로부터 수신된 신호를 전달받는다.

한편, 패치 안테나(10)의 임피던스 매칭 및 공진 주파수는 금속 패치(11)의 형상, 유전체층(12)의 특성과 재질, 비아(13)의 위치 및 길이 등에 의해서 조정될 수 있다.

도 6과 같이, 패치 안테나(10)는 차량의 중심부 등에 설치되어, 타원형 방사 패턴에 의해 차량의 실내를 감지 영역에 골고루 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 복수의 패치 안테나를 사용하지 않고, 단 하나의 패치 안테나만을 사용하여 타원형 방사 패턴을 제공할 수 있어, 종래의 센서 장치의 부품 수 및 안테나 튜닝 시간을 줄일 수 있으며, 가장 무게가 많이 나가는 부품인 안테나 수를 줄여 제품 무게를 감소시킬 수 있다. 이러한 본 발명은 차량 종류(새단, SUV, RV)에 구해 받지 않고, 차량에 맞게 튜닝이 가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명은 타원형 방사 패턴으로 인해 차량 내부 감지의 음영 지역은 늘이면서, 반대로 차량 외부의 움직임에 대한 감지 영역은 줄일 수 있어, 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명은 차량 외부의 움직임에 대한 오알람 발생을 개선할 수 있어, 사용자의 불만 및 A/S가 현저히 줄일 수 있어 그로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 타원형의 방사 패턴을 갖는 금속 패치;
   상기 금속 패치의 하부에 위치하는 유전체층; 및
   상기 금속 패치와 비아(via)를 통해 연결되며, 송신신호를 상기 금속 패치로 전달하거나, 상기 금속 패치로부터 수신신호를 전달받는 급전선
   을 포함하는 패치 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 패치는,
   복수의 잎을 갖는 클로버(토끼풀속) 형상인 패치 안테나.
3. 제2항에 있어서, 상기 금속 패치는,
   상기 복수의 잎 간의 간격에 의해서 송수신 신호의 파워(Power)에 위상 합 및 위상 차가 발생하여 상기 타원형의 방사 패턴을 갖는 것인 패치 안테나.
4. 제2항에 있어서, 상기 금속 패치는,
   네잎 클로버 형상인 패치 안테나.
5. 복수의 잎을 갖는 클로버(토끼풀속) 형상으로 구성되어, 타원형의 방사 패턴을 갖는 금속 패치; 및
   상기 금속 패치의 하부에 위치하는 유전체층
   을 포함하는 패치 안테나.
6. 제5항에 있어서, 상기 방사 패턴은,
   상기 각 잎의 형상, 간격 및 개수에 의해 조절되는 것인 패치 안테나.

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