KR20130142493A - 차량용 안테나 - Google Patents

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KR20130142493A KR1020120065754A KR20120065754A KR20130142493A KR 20130142493 A KR20130142493 A KR 20130142493A KR 1020120065754 A KR1020120065754 A KR 1020120065754A KR 20120065754 A KR20120065754 A KR 20120065754A KR 20130142493 A KR20130142493 A KR 20130142493A
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Abstract

이동성을 갖는 차량의 특성상 동일한 방송에 대한 신호가 지역별로 상이한 주파수 대역을 사용할 경우에는, 고정된 주파수 대역에서 공명하는 차량용 안테나의 방송 신호 수신 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 주파수 대역에서 공명하는 복수의 안테나 폴을 포함하는 안테나를 제공하고, 차량의 GPS 신호로부터 현재 방송 지역을 확인하여 현재 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역에 따라 안테나 폴의 수신을 제어함으로써, 방송 신호 수신 성능이 향상된 안테나 및 방송 신호 수신 시스템을 제공한다.

Description

차량용 안테나 {Antenna for the Vehicle}
본 발명은, 차량에서 방송 신호 등을 수신할 때 사용하는 차량용 안테나에 관한 것으로서, 구체적으로는, 차량의 현재 위치 정보에 기초하여 방송 수신 성능을 향상시킬 수 있도록 서로 다른 주파수 대역에서 공명하는 복수의 안테나 폴을 포함하는 안테나, 방송 신호 수신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 차량용 안테나는 하나의 수신기에 고정된 주파수 대역을 지원하는 안테나를 사용하고 있다. 따라서, 넓은 주파수 대역에서 신호의 손실없이 방송 신호를 수신하는 것이 어려우며, 저대역 또는 고대역의 주파수 대역을 사용하는 지역에서 방송 신호를 수신하는 경우에는 수신 성능의 저하가 발생할 수 있다.
특히, 현재 중국에서 방송되는 중국 모바일 TV 방송인 CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)의 경우 중국 전역에서 방송되는데, 각 지역별로 방송 주파수가 구분되어 서비스를 제공한다. 구체적으로, 중국 전역을 지역별로 36개의 채널(채널 16 ~ 채널 48)로 구분하고 UHF 대역의 주파수인 474MHz~794MHz를 할당하여 방송을 하고 있다.
따라서, 320MHz의 넓은 주파수 대역에서 고정된 주파수 대역을 지원하는 하나의 안테나를 사용하여 방송 신호를 수신하므로, 방송 신호 손실과 수신 성능 저하의 문제가 발생하게 되고, 넓은 대역폭을 커버하기 위한 안테나의 설계가 필요하게 된다.
그리고, 이동성을 갖는 차량 등에서 사용되는 안테나들은 중국뿐만 아니라, 지역별로 상이한 주파수 대역을 사용하는 국가에서 안테나 수신 성능 저하라는 공통된 문제점을 갖게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 주파수 대역에서 공명하는 복수의 안테나 폴을 포함하는 안테나를 제공하고, 차량의 위치 정보에 기초하여 현재 지역에서 사용되는 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴을 이용하여 방송 신호를 수신하는 안테나, 방송 신호 수신 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 방송 주파수 대역 중, 제 1 주파수 대역에서 공명하는 제 1 안테나 폴; 상기 방송 주파수 대역 중, 제 2 주파수 대역에서 공명하는 제 2 안테나 폴; 상기 방송 주파수 대역 내의 주파수 대역을 사용하는 지역에 관한 정보를 저장하는 저장부; 및 지피에스(GPS) 신호로부터 차량이 현재 위치한 지역을 확인하고, 상기 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하며, 상기 주파수 대역에 따라 상기 제 1 안테나 폴 및 상기 제 2 안테나 폴의 수신을 제어하는 제어부를 포함하는 안테나로서, 차량의 현재 위치에 따라 방송 신호 수신 성능의 극대화를 도모할 수 있는 안테나를 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 지피에스(GPS) 신호를 수신하여 차량이 현재 위치한 지역을 확인하고, 상기 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하며, 상기 주파수 대역에 관한 정보를 상기 차량의 안테나에 전송하는 헤드 유닛; 및 방송 주파수 대역 중 제 1 주파수 대역에서 공명하는 제 1 안테나 폴, 상기 방송 주파수 대역 중 제 2 주파수 대역에서 공명하는 제 2 안테나 폴 및 상기 헤드 유닛으로부터 전송받은 상기 주파수 대역에 관한 정보에 기초하여 상기 제 1 안테나 폴 및 상기 제 2 안테나 폴의 수신을 제어하는 제어부를 포함하는 안테나를 포함하는 방송 신호 수신 시스템을 제공한다.
한편, 본 발명은 지피에스(GPS) 위치 정보로부터 차량이 현재 위치한 지역을 확인하는 단계; 상기 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하는 단계; 및 복수의 안테나 폴 중, 상기 방송 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴을 이용하여 방송 신호를 수신하는 단계를 포함하는 방송 신호 수신 방법으로 이용될 수 있다.
본 발명은, 차량의 위치 정보에 기초하여 현재 지역에서 사용되는 방송 주파수 대역을 검색하고, 상기 방송 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴이 방송 신호를 수신하도록 제어함으로써, 방송 신호의 손실을 감소하고 방송 신호 수신 성능을 향상시키는 차량용 안테나 및 방송 신호 수신 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 구조를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 방송 신호 수신 시스템의 구조를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 안테나 폴이 단일의 형태로 이루어진 안테나의 외관을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 방송 신호 수신 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 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 정의된다.
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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 구조를 나타낸 블록도이다.
차량용 안테나는 복수의 안테나 폴을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 두 개의 안테나 폴을 포함하는 경우, 제 1 안테나 폴(100), 제 2 안테나 폴(110), 제 1 안테나 폴과 연결된 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier : LNA) 및 매칭 회로(120), 제 2 안테나 폴과 연결된 LNA 및 매칭 회로(130), 제어부(140) 및 저장부(150)을 포함한다.
제 1 안테나 폴(100)은 방송 주파수 대역 중 저대역의 방송 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 중국 모바일 TV 방송인 CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)의 경우에, 저대역 채널인 채널 16에서 채널 32의 방송 신호를 수신할 수 있도록, 중심 주파수를 582MHz로 하고 498MHz 내지 666MHz에서 공명하는 특성을 갖는 안테나 폴을 제 1 안테나 폴로 설정한다.
제 2 안테나 폴(110)은 방송 주파수 대역 중 고대역의 방송 신호를 수신하는 것을 특징으로 하며, CMMB의 경우에, 고대역 채널인 채널 33부터 채널 48의 방송 신호를 수신할 수 있도록 설계된다. 따라서, 중심 주파수를 734MHz로 하며, 674MHz 내지 794MHz에서 공명하는 안테나 폴을 제 2 안테나 폴로 설정한다.
제 1 안테나 폴(100) 및 제 2 안테나 폴(110)이 수신한 방송 신호는 LNA 및 매칭 회로(120, 130)로 전달된다.
LNA 및 매칭 회로(120, 130)는 방송 신호를 수신하는 수동적인 소자인 제 1 안테나 폴(100) 또는 제 2 안테나 폴(110)과 연결된 것으로서, LNA는 안테나 폴이 수신한 미약한 신호를 증폭하기 위한 능동적인 소자이고, 매칭 회로는 안테나와 튜너 단의 임피던스 매칭을 위한 회로이다.
매칭 회로는 수동 소자를 이용하여 임피던스 매칭 및 대역 필터(Band Pass Filter : BPF)로 설계하는데, BPF를 구성시에는 삽입 손실(Insertion Loss)를 최소화할 수 있도록 설계한다.
안테나 설계에 있어서, LNA를 포함할 경우 출력 VSWR은 2.0 ~ 3.0으로 설정하며, 잡음 지수(Noise Figure)는 5dB 이하로 설계하고, 수신기와의 매칭을 위한 임피던스는 50옴 또는 75옴을 사용한다.
LNA 및 매칭 회로(120, 130)를 거친 방송 신호는 제어부(140)로 전달된다.
안테나의 제어부(140)는 수신한 방송 신호를 튜너 단으로 전달하는 기능을 한다. 또한, GPS 신호를 수신하여 차량의 현재 위치를 확인하고, 현재 지역에서 사용하는 주파수 대역에 관한 정보를 검색하여 제 1 안테나 폴(100) 및 제 2 안테나 폴(110)의 방송 수신을 제어하는 역할을 한다.
구체적으로 설명하면, 우선 제어부(140)가 GPS 신호를 수신하여 차량의 현재 위치를 확인한다. 제어부(140)는 차량의 현재 위치 정보에 기초하여, 방송 지역, 채널 및 주파수 대역에 관한 정보를 저장하고 있는 저장부(150)를 검색하여, 현재 지역에서 사용되는 방송 주파수 대역을 확인한다. 그리고, 상기 방송 주파수 대역이 저대역일 경우 제 1 안테나 폴(100)에 의하여 방송 신호를 수신하도록 제어하고, 고대역일 경우에는 제 2 안테나 폴(110)에 의하여 방송 신호를 수신할 수 있도록 제어한다.
예컨대, 중국 CMMB의 경우 저장부(150)에 저장된 데이터의 일부는 하기 표 1과 같다.
방송 지역 방송 채널 주파수(MHz)
북경 20 530
심천 28 634
상해 43 754
제어부(140)가 수신한 GPS 정보에 의하여 차량의 현재 위치가 "북경"인 것으로 확인될 경우 저장부(150)를 검색하여 현재 지역에서 사용되는 방송 주파수 대역은 530MHz임을 확인한다. 530MHz의 경우, 저대역에서 공명하는 제 1 안테나 폴(100)에 의하여 수신할 때 수신 성능이 향상되므로, 제어부(140)는 제 1 안테나 폴(100)이 방송 신호를 수신하도록 제어한다.
제어부(140)가 수신한 GPS 정보에 의하여 차량의 현재 위치가 "상해"인 것으로 확인될 경우 현재 지역에서 사용되는 방송 주파수 대역은 754MHz임을 확인한다. 이 경우, 고대역에서 공명하는 제 2 안테나 폴(110)에 의하여 신호 수신시 수신 성능이 향상되므로, 제어부(140)는 방송 신호 수신 제어 신호를 전송하여 제 2 안테나 폴(110)이 방송 신호를 수신하도록 한다.
제어부(140)는 제 1 안테나 폴(100) 또는 제 2 안테나 폴(110)에 의하여 수신한 방송 데이터에 관한 신호를 튜너로 전송한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 방송 신호 수신 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.
차량용 방송 신호 수신 시스템은 안테나(200)및 AVN(Audio Video Navigation) 시스템(210)을 포함한다. 안테나(200)는 복수의 안테나 폴(201)과 안테나 제어부(202)를 포함한다.
차량의 AVN 시스템(210)은 GPS 신호를 수신하여 차량의 현재 위치를 확인한다. 차량의 현재 위치를 확인한 후, 기저장된 데이터를 검색하여 현재 지역에서 사용되는 방송 주파수 대역을 검색한다. 현재 지역에서의 방송 주파수 대역을 확인한 다음, 상기 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴에 의하여 방송 신호 수신이 가능하도록 안테나 설정 정보를 안테나(200)로 전달하여, 안테나(200)를 제어한다.
안테나(200)의 안테나 제어부(202)는 AVN 시스템(210)으로부터 수신한 안테나 설정 정보에 기초하여 복수의 안테나 폴(201) 중 방송 신호를 수신할 안테나 폴(201)이 작동하게 하는 안테나 수신 제어 신호를 안테나 폴(201)로 전달한다.
안테나 폴(201)은 안테나 제어부(202)로부터 전달받은 안테나 수신 제어 신호에 기초하여 복수의 안테나 폴 중 선택된 안테나 폴(201)에 의하여 방송 신호를 수신하며, 수신한 방송 신호를 차량의 AVN 시스템(210)으로 전달한다.
도 2에 나타난 차량용 방송 신호 수신 시스템은, 도 1에 나타난 안테나와 비교하여, 차량의 현재 지역 확인, 현재 지역에서 사용되는 주파수 대역 확인 및 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴로 수신 제어하는 기능을, 안테나의 제어부(140)가 아닌 차량의 AVN 시스템 또는 헤드 유닛(210)에 의하여 이루어지도록 한 점에 차이가 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 안테나 폴이 단일의 형태로 이루어진 안테나를 나타낸 도면이다.
낮은 주파수 대역에서 공명하는 제 1 안테나 폴과 높은 주파수 대역에서 공명하는 제 2 안테나 폴을 두 개의 폴로 분리된 형태가 아닌 단일의 형태로 구성할 수 있다. 이 경우, 제 2 안테나 폴이 안테나 폴의 하단에 위치하고, 제 1 안테나 폴이 안테나 폴의 상단에 위치한다.
한편, 안테나 폴의 길이는 현재 양산 중인 안테나 디자인을 고려하여 제 1 안테나 폴의 길이가 200mm 미만으로 설계하고, 제 2 안테나 폴의 경우 주파수 공진 대역을 만족하기 위하여 150mm 미만으로 설계하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 방송 신호 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
차량용 방송 신호 수신 시스템은 GPS 신호를 수신하여(S400), 차량의 현재 위치를 확인한다(S420). 그리고 기저장된 데이터를 검색하여 차량이 현재 위치한 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하고(S440), 상기 방송 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴이 방송 신호를 수신하도록 제어하여(S460), 해당 지역에서 방송 신호 수신 성능이 극대화되도록 한다.
이때, 차량의 위치 확인, 현재 지역의 방송 주파수 대역 확인 및 방송 신호를 수신하는 안테나 폴의 제어는 안테나 내부의 제어부, 차량의 AVN 시스템 또는 헤드 유닛에 의하여 이루어지도록 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 제 1 안테나 폴
110 : 제 2 안테나 폴
120, 130 : 저잡음 증폭기(LNA) 및 매칭 회로
140 : 제어부
150 : 저장부
200 : 안테나
201 : 안테나 폴
202 : 안테나 제어부
210 : AVN 시스템(헤드 유닛)

Claims (8)

  1. 방송 주파수 대역 중, 제 1 주파수 대역에서 공명하는 제 1 안테나 폴;
    상기 방송 주파수 대역 중, 제 2 주파수 대역에서 공명하는 제 2 안테나 폴;
    상기 방송 주파수 대역 내의 주파수 대역을 사용하는 지역에 관한 정보를 저장하는 저장부; 및
    지피에스(GPS) 신호로부터 차량이 현재 위치한 지역을 확인하고, 상기 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하며, 상기 주파수 대역에 따라 상기 제 1 안테나 폴 및 상기 제 2 안테나 폴의 수신을 제어하는 제어부
    를 포함하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 폴에 연결되어 수신된 신호를 증폭시켜주는 저잡음 증폭기(LNA); 및
    상기 제 2 안테나 폴에 연결되어 수신된 신호를 증폭시켜주는 저잡음 증폭기(LNA)
    를 더 포함하는 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 폴 및 상기 제 2 안테나 폴과 튜너 단의 임피던스 매칭을 위한 매칭회로를 더 포함하되,
    상기 매칭회로는 수동소자를 이용하여 임피던스 매칭 및 대역 필터(Band Pass Filter)로 설계되는 것
    인 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 폴과 상기 제 2 안테나 폴은 단일의 형태로 이루어진 것
    인 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 폴의 길이는 1mm 내지 200mm 이고, 상기 제 2 안테나 폴의 길이는 1mm 내지 150mm 인 것
    인 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 차량의 헤드 유닛 또는 상기 차량의 지피에스(GPS) 수신기로부터 상기 지피에스(GPS) 신호를 수신하는 것
    인 안테나.
  7. 지피에스(GPS) 신호를 수신하여 차량이 현재 위치한 지역을 확인하고, 상기 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하며, 상기 주파수 대역에 관한 정보를 상기 차량의 안테나에 전송하는 헤드 유닛; 및
    방송 주파수 대역 중 제 1 주파수 대역에서 공명하는 제 1 안테나 폴, 상기 방송 주파수 대역 중 제 2 주파수 대역에서 공명하는 제 2 안테나 폴 및 상기 헤드 유닛으로부터 전송받은 상기 주파수 대역에 관한 정보에 기초하여 상기 제 1 안테나 폴 및 상기 제 2 안테나 폴의 수신을 제어하는 제어부를 포함하는 안테나
    를 포함하는 방송 신호 수신 시스템.
  8. 지피에스(GPS) 위치 정보로부터 차량이 현재 위치한 지역을 확인하는 단계;
    상기 지역에서 사용하는 방송 주파수 대역을 확인하는 단계; 및
    복수의 안테나 폴 중, 상기 방송 주파수 대역에서 공명하는 안테나 폴을 이용하여 방송 신호를 수신하는 단계
    를 포함하는 방송 신호 수신 방법.
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