KR20140075067A - 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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양태훈
김우진
정재훈
장민경
이영민
이상흔
최영진
조호영
양근호
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인팩일렉스 주식회사
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Abstract

본 발명은 구성 부품을 일체화하고 단순화함으로써 다변화되는 설치 환경에 부합하고 제조 비용을 절감할 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 차량용 소형 안테나 장치는, 일정 피치 간격의 헬리컬안테나 구조로 배치되는 안테나코일과, 안테나코일의 일단부에 배치되는 커넥터와, 안테나코일의 타단부에 배치되고 안테나코일과 전기적으로 연결되는 도전성패턴을 구비하는 원통부재와, 안테나코일이 커넥터에 고정되도록 커넥터 일부와 안테나코일의 일단부를 덮는 제1 고정부재와, 안테나코일의 중공부와 일정 피치 간격 내 피치공간부에 채워지는 제2 고정부재와, 안테나코일의 타단부를 덮는 제3 고정부재와, 안테나코일, 커넥터 일부, 원통부재, 제1 고정부재, 제2 고정부재 및 제3 고정부재를 덮는 커버부재를 포함하며, 여기서 제1 고정부재, 제2 고정부재 및 제3 고정부재는 일체로 형성된다.

Description

차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법{SMALL ANTENNA APPARATUS FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구성 부품을 일체화하고 단순화함으로써 다변화되는 설치 환경에 부합하고 제조 비용을 절감할 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
차량용 소형 안테나는 차량 내부에 구성된 라디오 수신기를 통해 라디오 방송을 수신할 수 있도록 하는 장치로서, 일반적으로 폴형 헬리컬 안테나(Helical Antenna)가 많이 사용되고 있다.
폴형 헬리컬 안테나는 안테나의 길이보다 짧은 길이에서 공진이 발생할 수 있도록 나선 코일 형태의 구조를 가진 안테나이다. 이러한 헬리컬 안테나는 길이 및 피치 등에 따라 특정 주파수에서 공진을 발생시켜 방송 신호를 수신한다. 폴형 헬리컬 안테나는 AM, FM 등의 변조 방식에 따른 라디오 주파수 대역의 신호를 원활히 수신하기 위해 대략 180㎜ 내지 220㎜의 길이로 구성된다.
종래의 폴형 헬리컬 안테나의 일례가 대한민국 등록특허공보 제10-0901815호에 개시되어 있다. 이 공보의 마이크로 헬리컬 안테나는, 도 1에 도시한 바와 같이, 일단부가 개방된 삽입홀이 중심선을 따라 정해진 길이만큼 형성된 중공형 원통체로 이루어지고, 정해진 피치를 갖는 나사홈이 외주면에 형성되는 코일고정용 로드(rod, 2)와, 코일고정용 로드에 형성된 나사홈과 동일한 피치를 가지는 정해진 길이의 코일스프링 형상으로 별도로 권선되어 이루어지고, 코일고정용 로드의 나사홈에 끼움결합되되 나사홈과 다른 단면형상으로 이루어져 나사홈의 골에서 이격되어 틈새공간을 형성시키며 나사홈과 접촉하게 되는 안테나코일(4)과, 코일고정용 로드를 둘러싸며 코일고정용 로드와 일체로 결합되어 코일고정용 로드에 끼움결합된 안테나코일이 내주면에 함몰되어 위치하게 되는 피복제(6)와, 유연성이 있는 재질로 이루어진 정해진 길이의 바(bar) 형상으로 이루어지고, 코일고정용 로드의 삽입홀에 삽입되는 충격흡수용 로드(rod)를 포함하여, 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드와 피복제가 외력에 의해 탄성변형될 시 충격흡수용 로드의 복원력에 의해 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드와 피복제가 다시 원래 형상으로 복원되도록 하고, 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드와 피복제의 탄성변형이나 복원 시 안테나코일이 틈새공간에 의해 위치가 조정되면서 정위치를 잡을 수 있도록 하는 마이크로 헬리컬 안테나를 개시한다.
또한, 상기한 공보의 마이크로 헬리컬 안테나의 제조방법은, 정해진 피치를 가지는 정해진 길이의 코일스프링 형상으로 이루어진 안테나코일(4)의 일단부에 전도체인 커넥터를 납땜하여 결합시키는 단계; 정해진 길이의 원통체 형상으로 이루어진 캐비티를 가진 로드성형용 금형과 정해진 길이의 바(bar)형상으로 이루어진 코어(core)용 핀을 구비하고, 캐비티의 중심선을 따라 코어용 핀이 길이방향으로 위치되도록 한 후 성형물질을 캐비티로 주입하여 삽입홀이 중심선을 따라 정해진 길이만큼 형성된 중공형 원통체 형상의 코일고정용 로드(2)를 성형하되, 캐비티의 외형을 이루는 로드성형용 금형의 내주면에 안테나코일과 동일한 피치를 가진 나사산이 형성되도록 하여 코일고정용 로드의 외주면에 나사홈이 형성되도록 하는 단계; 안테나코일이 코일고정용 로드의 나사홈을 따라 삽입되도록 하여 코일고정용 로드에 안테나코일을 끼움결합하는 단계; 안테나코일의 커넥터와 접촉하는 코일고정용 로드의 일단부가 여유공간을 가지며 삽입되도록 하는 캐비티를 가진 고정편성형용 금형을 구비하고, 고정편성형용 금형의 캐비티에 상기 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드의 일단부를 삽입한 후 성형물질을 고정편성형용 금형의 캐비티에 주입하는 인서트성형을 수행하여 안테나코일의 일단부가 코일고정용 로드의 일단부와 일체로 결합되도록 하는 고정편을 형성하는 단계; 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드가 여유공간을 가지며 삽입되도록 하는 캐비티를 가진 피복제성형용 금형과 캡용 코어를 구비하고, 피복제성형용 금형의 캐비티에 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드와 캡용 코어를 서로 연결되게 삽입한 후 성형물질을 피복제성형용 금형의 캐비티에 주입하는 인서트성형을 수행하여 안테나코일이 끼움결합된 코일고정용 로드를 둘러싸는 피복제(6)를 형성시키되, 피복제에 코일고정용 로드의 삽입홀과 연통되는 관통홀이 캡용 코어에 의해 형성되도록 하는 단계; 및 코일고정용 로드의 삽입홀에 삽입되는 정해진 길이의 바(bar)형상으로 이루어진 충격흡수용 로드와 피복제의 관통홀에 삽입되는 밀폐용 캡을 구비하여, 피복제의 관통홀을 통해 충격흡수용 로드와 밀폐용 캡을 순차적으로 삽입하는 단계로 구성된다.
그러나, 전술한 종래의 폴형 헬리컬 안테나는 그 길이가 약 180㎜ 내지 220㎜로 너무 길어서 현재 출시되는 차량의 디자인에 부합하지 못하는 단점이 있다. 또한, 풍절음(Wind Noise) 방지를 위해 커버 외부에 나선형 돌기 구조를 가진 형태를 구비하므로 안테나 외관 설계에 있어서 자유도가 제한되는 단점이 있다.
또한, 종래의 폴형 헬리컬 안테나는 안테나를 베이스(8)에 체결할 때 폴형 헬리컬 안테나를 여러 번 돌려서 안테나의 커넥터가 베이스에 나사산 결합하는 구조를 가지는 것이 일반적인데, 그 경우, 대부분의 폴형 헬리컬 안테나의 베이스(8)는 베이스(8)에 설치된 베이스 커넥터와, 베이스 커넥터와 내부의 도전성 패드를 연결하는 별도의 터미널을 이용하게 된다. 하지만, 별도의 터미널을 사용하는 경우, 터미널에 대한 부품 비용을 부담해야할 뿐만 아니라 베이스 커넥터와 터미널의 일단을 접합하고, 도전성패드와 터미널의 타단을 접합해야 하는 별도의 공정으로 인해 제조 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
더욱이, 종래의 폴형 헬리컬 안테나의 제조공정은, 로드성형용 금형과 코어용 핀을 이용하여 정해진 피치를 갖는 나사홈을 외주면에 형성한 코일고정용 로드 또는 보빈(Bobbin)를 사출성형하는 공정과, 고정편성형용 금형을 이용하여 코일고정용 로드에 코일스프링을 결합한 후 다시 코일스프링과 커넥터의 결합부에 고정편을 사출성형하는 공정과, 피복제성형용 금형을 이용하여 커넥터 일부를 제외하고 안테나 전체를 덮는 피복제를 사출성형하는 공정 등으로 이루어진다. 따라서, 종래의 폴형 헬리컬 안테나의 제조공정은 적어도 3단계의 필수 공정을 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고 그에 의해 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0901815호(2009.06.02)
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 폴형 헬리컬 안테나와 결합하는 베이스 내의 커넥터와 이 커넥터에 연결되는 터미널의 구조를 개선함으로써 제조 공정을 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 보빈(Bobbin)의 사출성형 공정을 생략함으로써 부품 수를 줄이고 제조 공정을 단순화하여 제품 가격을 낮출 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명은 커버부재 외부에 설치되는 풍절음 방지용 나선형 돌기 구조를 제거함으로써 안테나 외관을 수려하게 하고 안테나 외관에 대한 디자인 설계의 자유도를 높일 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 차량용 소형 안테나 장치는, 일정 피치 간격의 헬리컬안테나 구조로 배치되는 안테나코일; 안테나코일의 일단부에 배치되는 커넥터; 안테나코일의 타단부에 배치되고 안테나코일과 전기적으로 연결되는 도전성패턴을 구비하는 원통부재; 안테나코일이 커넥터에 고정되도록 커넥터 일부와 안테나코일의 일단부를 덮는 제1 고정부재; 안테나코일의 중공부와 일정 피치 간격 내 틈에 채워지는 제2 고정부재; 안테나코일의 타단부를 덮는 제3 고정부재; 및 안테나코일, 커넥터 일부, 원통부재, 제1 고정부재, 제2 고정부재 및 제3 고정부재를 덮는 커버부재;를 포함하고, 여기서 제1 고정부재, 제2 고정부재 및 제3 고정부재가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차량용 소형 안테나 장치는, 커넥터가 연결되는 케이스를 더 포함하고, 케이스는 터미널 일체형 케이스 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차량용 소형 안테나 장치는, 커넥터가 연결되는 케이스를 더 포함한다. 여기서, 케이스는, 커넥터에 대하여 상호 체결 구조를 구비하는 케이스 커넥터; 및 케이스 커넥터와 일체로 형성되고 케이스 커넥터로부터 일방향으로 직선 형태로 연장하는 터미널;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차량용 소형 안테나 장치는, 케이스에 의해 상부면이 덮이는 베이스를 더 포함한다. 여기서, 베이스는, 터미널에 전기적으로 연결되는 도전성패드; 도전성패드를 지지하는 인쇄 회로 기판; 인쇄 회로 기판의 하부면에 결합하며 케이스의 하부면을 덮는 안테나패드; 안테나패드를 관통하여 인쇄 회로 기판에 연결되며 인쇄 회로 기판에 전원을 공급하는 전원 입력단; 및 전원 입력단과 소정 간격 이격되어 안테나패드를 관통하도록 배치되고, 인쇄 회로 기판에서 외부로 배선 통로를 형성하는 안테나 출력단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 안테나패드는 베이스에 착탈가능하게 배치되고, 차종에 따른 안테나 장치의 설치 위치에 따라 서로 다른 형태나 두께를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법은, 일정 피치 간격의 헬리컬안테나 구조를 가지는 안테나코일의 일단부에 커넥터를 접합하는 단계; 안테나코일의 타단부에 안테나코일과 전기적으로 연결되는 도전성패턴을 구비한 원통부재를 접합하는 단계; 안테나 코일이 커넥터에 고정되도록 커넥터 일부와 안테나코일의 일단부를 덮는 제1 고정부재와, 안테나코일의 중공부와 일정 피치 간격 내 틈에 채워지는 제2 고정부재와, 안테나코일의 타단부를 덮는 제3 고정부재를 일체로 사출성형하는 단계; 및 안테나코일, 커넥터 일부, 원통부재, 제1 고정부재, 제2 고정부재 및 제3 고정부재를 덮는 커버부재를 사출성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법은, 안테나의 커넥터에 대하여 상호 체결 구조를 가진 케이스 커넥터와, 케이스 커넥로부터 일방향으로 직선 형태로 연장하는 케이스 커넥터 일체형 터미널을 구비하는 케이스를 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법은, 케이스에 의해 상부면이 덮이는 인쇄 회로 기판을 구비하고, 인쇄 회로 기판의 하부면에 결합하며 차종에 따른 안테나 장치의 설치 위치에 따라 미리 설정된 서로 다른 형태나 두께를 가지는 베이스를 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 폴형 헬리컬 안테나와 결합하는 베이스 내의 커넥터와 이 커넥터에 연결되는 터미널의 구조를 개선함으로써 제조 공정을 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 보빈(Bobbin)의 사출성형 공정을 생략함으로써 부품 수를 줄이고 제조 공정을 단순화하여 제품 가격을 낮출 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 커버부재 외부에 설치되는 풍절음 방지용 나선형 돌기 구조를 제거함으로써 안테나 외관을 수려하게 하고 안테나 외관에 대한 디자인 설계의 자유도를 높일 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 마이크로 헬리컬 안테나의 사시도.
도 2a는 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 정면도.
도 2b는 도 2a의 차량용 소형 안테나 장치의 우측면도.
도 3a는 도 2a의 차량용 소형 안테나 장치의 부분 분해 사시도.
도 3b는 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치를 저면 측에서 본 사시도.
도 4는 도 2a의 차량용 소형 안테나 장치의 횡단면도.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치와 종래의 200㎜ 길이의 폴형 안테나를 구비한 헬리컬 안테나의 수신 성능을 비교한 그래프.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되므로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함할 수 있다.
실시예
도 2a는 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 정면도이다. 도 2b는 도 2a의 차량용 소형 안테나 장치의 우측면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치는, 안테나(10), 케이스(20) 및 베이스(30)를 구비한다.
안테나(10)는 안테나코일의 길이를 사용하고자 하는 파장의 1/4 또는 1/2로 하여 효율적으로 공중에 전파를 방사하거나 공중으로부터 전파를 수신하기 위한 장치로서, 그 용도나 사용하는 주파수에 따라 여러 가지 모양을 가진다. 차량에는 일반적으로 차량 내부에 마련된 라디오의 전파 수신용으로 폴형 헬리컬 안테나가 이용되고 있는데, 본 실시예의 안테나(10)는 헬리컬 안테나로서 개량된 구조를 구비하고 단순화된 제조 공정에 의해 제조된다.
안테나(10)는 안테나코일, 커넥터, 원통부재, 제1 고정부재, 제2 고정부재, 제3 고정부재 및 커버부재(108)를 구비한다.
본 실시예에서, 안테나(10)는 도전성 패턴을 구비한 원통부재를 안테나코일의 타단부에 배치함으로써 안테나의 이득 및 방사패턴 조건을 양호하게 하는 구조에 더하여 제1 내지 제3 고정부재를 일체로 형성한 것을 주된 기술적 특징으로 한다.
케이스(20)는 케이스 커넥터, 터미널 및 케이스 본체(203)를 구비한다.
본 실시예에서, 케이스(20)는 안테나(10)를 부분적으로 수용하여 고정하는 구성요소로서, 안테나의 커넥터와 베이스의 도전성패드를 연결하는 터미널이 케이스 커넥터 일체형 터미널인 것과, 케이스 본체(203)가 케이스 커넥터 일체형 터미널을 지지하기 위한 내부 구조(요철 구조 등)를 구비하는 것을 주된 기술적 특징으로 한다.
베이스(30)는 도전성패드, 인쇄 회로 기판, 안테나패드(303), 전원 입력단(305) 및 안테나 출력단(306)을 구비한다.
본 실시예에서, 베이스(30)는 안테나(10)가 결합된 케이스(20)를 차량에 고정하기 위한 구성요소로서, 안테나 장치를 설치하고자 하는 차량의 종류나 설치 위치에 따라 안테나패드(303)의 형태나 두께를 서로 다르게 마련하는 것을 주된 기술적 특징으로 한다.
도 3a는 도 2a의 차량용 소형 안테나 장치의 부분 분해 사시도이다. 도 3b는 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 저면 측에서 본 사시도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치는, 안테나(10)를 케이스(20)로부터 분리하고, 베이스(30)의 바닥면에 위치하는 체결 수단(307, 308, 309)을 해체하여 케이스(20)를 베이스(30)로부터 분리할 수 있다.
본 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 설치 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 안테나를 설치하고자 하는 차량의 설치 위치에 베이스(30)를 고정시킨다. 다음, 베이스(30) 상부에 케이스(20)를 덮어 고정한다. 케이스(20)로 베이스(30)를 덮으면, 자동적으로 케이스(20) 내부에 고정된 케이스 커넥터 일체형 터미널의 말단부가 베이스(30)의 도전성 패드(31)에 밀착된다. 그리고, 케이스(20)의 상부 일측에 노출되어 있는 케이스 커넥터에 안테나(10)의 커넥터의 나사부(1021)를 체결함으로써 안테나 장치의 설치를 완료한다.
차량에 베이스(30)를 설치할 때, 차종이나 안테나 장치의 설치 위치에 따라 안테나패드(303)의 특정 제품을 선택하여 차량에 맞게 설치한다. 예를 들어, 차량의 종류와 안테나 장치의 설치 위치에 따라 미리 디자인된 다양한 두께의 안테나 패드들 중 해당 차량에 맞는 안테나 패드를 이용하여 베이스(30)를 설치할 수 있다.
전술한 안테나패드의 구성에 의하면, 안테나 장치의 설치 표면의 곡선 형태에 따라 안테나패드의 두께나 형태를 미리 설계하여 조정함으로써 안테나 장치를 차량에 맞게 안정적으로 설치할 수 있다.
도 4는 도 2a의 차량용 소형 안테나 장치의 횡단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치에 있어서, 안테나(10)는 안테나코일(101), 커넥터(102), 원통부재(103), 제1 고정부재(105), 제2 고정부재(106), 제3 고정부재(107) 및 커버부재(108)를 구비하고, 케이스(20)는 케이스 커넥터(201), 터미널(202) 및 케이스 본체(203)를 구비하며, 베이스(30)는 도전성패드(301), 인쇄 회로 기판(302), 안테나패드(303), 전원 입력단(305), 및 안테나 출력단(306)을 구비한다.
먼저, 안테나(10)의 구성요소를 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
안테나코일(101)은 일정 피치 간격의 헬리컬안테나 구조로 배치된다. 안테나코일(101)은 라디오 대역의 주파수 신호를 수신한다. 안테나코일(101)의 코일 두께나 길이는 임피던스 정합을 고려하여 적절히 설계될 수 있다.
커넥터(102)는 안테나코일(101)의 일단부에 배치된다. 커넥터(102)는 안테나코일(101)에 수신되는 전자파를 RF(Radio Frequency)수신부(미도시)로 전달하고, 구현에 따라서 RF송신부(미도시)로부터의 전자파를 안테나코일(101)로 전달하도록 기능한다. 여기서, RF수신부나 RF송신부는 베이스(30)의 인쇄 회로 기판이나 베이스(30)의 인쇄 회로 기판에 연결되는 차량 탑재 통신장치에 구비될 수 있다.
원통부재(103)는 안테나코일(101)의 타단부에 배치되고 안테나코일(101)과 전기적으로 연결된다. 원통부재(103)는 중공부를 가진 원통형의 도전성 패턴 또는 도전성 부재로 형성되고, 그 일단부의 직경을 작게 하여 일단부가 안테나코일(101)의 타단부에 삽입될 수 있도록 구성할 수 있다.
제1 고정부재(105)는 안테나코일(101)이 커넥터(102)에 고정되도록 커넥터 일부와 안테나코일(101)의 일단부를 덮는다. 제1 고정부재(105)는 안테나코일(101)을 커넥터(102)에 고정하기 위한 것이다. 또한, 제1 고정부재(105)는 커버부재(108)와의 결합을 견고하게 하기 위한 것이다. 이를 위해, 제1 고정부재(105)는 날개 모양의 한 쌍의 돌출부를 구비할 수 있다.
제2 고정부재(106)는 안테나코일(101)의 중공부(도 5a의 1011 참조)와 일정 피치 간격 내 틈(도 5a의 1012 참조)에 채워진다. 제2 고정부재(106)는 안테나코일(101)이 일정 피치 간격을 유지하도록 안테나코일(101)에 일체로 결합된다. 제2 고정부재(106)는 안테나코일(101)에 결합된 소정의 유전율을 가진 유전체로서 기능할 수 있다. 제2 고정부재(106)가 가지는 유전율은 안테나를 통해 수신하고자 하는 주파수와, 안테나코일(101)의 두께나 길이에 따라 적절히 설계될 수 있다.
제3 고정부재(107)는 원통부재(103)가 안테나 코일(101)에 고정되도록 원통부재(103)의 일부분이 삽입되는 안테나코일(101)의 타단부를 덮는다. 제3 고정부재(107)는 안테나코일(101), 원통부재(103) 및 커버부재(108)의 상호 결합을 견고하게 하기 위하여 소정 모양의 요철부나 돌기를 구비할 수 있다.
전술한 제1 내지 제3 고정부재(105, 106, 107)는 단일 사출 공정에 의해 일체로 형성된다. 제1 내지 제3 고정부재(105, 106, 107)는 소정의 절연체로 이루어지고, 구현에 따라서 소정의 유전율을 가진 유전체로서 기능할 수 있다.
커버부재(108)는 커넥터(102)의 나사산부(1021)를 제외하고, 안테나코일(101), 커넥터(102), 원통부재(103), 제1 고정부재(105), 제2 고정부재(106) 및 제3 고정부재(107)를 덮는다. 커버부재(108)는 그 길이가 110~130㎜로 마련되고, 외부로부터 안테나(10) 내부의 구성요소를 보호하면서 설치 환경에 적합한 디자인을 갖도록 배치된다.
또한, 커버부재(108)는 안테나(10)의 피복제로서 외부의 온도 변화나 비, 바람에 대한 내구성을 가진 절연성 재료로 이루어진다. 이를 위해, 커버부재(108)는 소정의 피복제용 재료로 안테나코일(101), 커넥터(102), 원통부재(103), 제1 고정부재(105), 제2 고정부재(106) 및 제3 고정부재(107)로 이루어진 안테나 모듈을 덮도록 단일 사출 공정에 의해 배치된다.
본 실시예에서는 제1 고정부재(105), 제2 고정부재(106) 및 제3 고정부재(107)가 단일 사출 공정에 의해 일체로 형성되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 특별히 원통부재(103)를 안테나코일(101)에 고정할 필요가 없는 경우나, 원통부재(103)를 사용하지 않는 경우에, 제3 고정부재(107)를 제외하고 제1 고정부재(105)와 제2 고정부재(106)만을 일체로 형성하는 경우를 포함할 수 있다.
다음으로, 케이스(20) 및 베이스(30)의 구성요소를 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
케이스 커넥터(201)는 안테나(10)의 커넥터(102)에 대하여 상호 체결 구조를 구비한다. 예를 들어, 케이스 커넥터(201)는 그 중공부 또는 오목부에 커넥터(102)의 볼트형 나사산부(도 5a의 1021 참조)와 나사산 결합하는 너트형 나사산부를 구비할 수 있다. 케이스 커넥터(201)는 케이스(20)의 상부 일측에 케이스(20)의 내부 구조에 의해 고정적으로 지지된다.
터미널(202)은 케이스 커넥터(201)와 일체로 형성되고 케이스 커넥터(201)로부터 케이스(20)의 내부 중심부를 향하는 방향으로 직선 형태로 소정 길이만큼 연장된다. 터미널(202)은 도전성 재료로 케이스 커넥터(201)와 일체로 형성된다.
예를 들어, 터미널(202)은 케이스 커넥터(201)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되거나 케이스 커넥터(201)의 적어도 일부분을 관통하여 내부에 노출되도록 배치될 수 있다. 케이스 커넥터(201)의 중공부에 터미널(202)을 노출시키면, 터미널(202)은 케이스 커넥터(201)를 거치지 않고 안테나(10)의 커넥터(102)를 통해 안테나코일(101)에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 터미널(202)을 소정 길이의 직선 형태로 연장하면, 베이스(30)를 차량에 고정한 후 베이스(30)의 상부면에 케이스(20)를 단순히 덮는 것만으로 터미널(202)이 베이스(30) 상부에 배치된 도전성패드(301)에 접촉되도록 구성할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 설명과 도시의 편의상 터미널(202)이 직선 형태로 연장되는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 직선 형태로 연장된 터미널(202)을 이용하는 경우와 유사한 작용효과를 얻을 수 있는 터미널(202)의 형태나 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 터미널(202)은 도전성패드(301)와의 적절할 접촉을 위해 그 말단부가 소정 각도만큼 절곡되거나, 그 말단부의 접촉면이 곡면 형태를 구비하거나, 직선 연장 부분이 적어도 1회 이상 약간 절곡된 원호 형태 또는 원호들의 조합 형태를 구비할 수 있다.
케이스 본체(203)는 케이스 커넥터(201) 및 터미널(202)를 지지하며, 베이스(30)의 상부를 덮는다. 여기서, 케이스 커넥터(201)와 터미널(202)의 조합은 터미널 일체형 케이스 커넥터나, 케이스 커넥터 일체형 터미널에 대응한다. 케이스 본체(203)는 케이스(20)의 외표면을 형성하는 것으로, 기존의 적절한 외장재에 의해 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 케이스(20)는 그 내부에 케이스 커넥터 일체형 터미널을 지지할 수 있는 지지 구조(요철 구조 등)와 케이스 커넥터 일체형 터미널의 조립이 용이한 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
도전성패드(301)는 그 상부면이 터미널(202)과 접촉하도록 배치된다. 또한, 도전성패드(301)는 소정의 배선에 전기적으로 연결된다. 여기서, 배선은 도전성패드(301)와 RF수신부 및 RF송신부를 각각 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
인쇄 회로 기판(302)은 도전성패드(301)를 지지한다. 인쇄 회로 기판(302)은 도전성패드(301)가 전기적으로 연결되는 배선 패턴이 인쇄된 형태를 구비할 수 있다. 본 실시예에서 인쇄 회로 기판(302)은 다층 구조(2층 구조 등)로 배치되고, 다층 구조의 상단부에는 도전성패드(301)가 배치되고 다층 구조의 하단부는 베이스(30) 전체를 지지하는 지지기판으로 기능할 수 있다.
안테나패드(303)는 인쇄 회로 기판(302)의 하부면에 결합하며 케이스(20)의 하부면을 덮는다. 안테나패드(303)는 차량 바디와 케이스(20)와의 사이에 배치되는 것으로, 소정의 탄성을 가진 탄성부재로 구현될 수 있다. 본 실시예에서, 안테나패드(303)는 차종이나 안테나 장치의 설치 위치에 따라 안테나패드(303)의 교환을 용이하게 할 수 있도록 기판(302)의 지지기판에 착탈식으로 결합될 수 있다.
전원 입력단(305)은 차량 바디와 베이스(30)와의 기구적인 결합을 지지하고, 외부 장치(차량 탑재 통신장치 등)로부터 베이스(30)의 인쇄 회로 기판(302)에 전원을 공급하기 위한 것이다. 전원 입력단(305)은 내부에 전선과 이 전선을 둘러싸는 절연체로 이루어지고, 그 양단에 전원 접속 단자를 각각 구비하며, 안테나패드(303)를 관통하여 외부 전원과 인쇄 회로 기판(302)을 전기적으로 연결하도록 배치될 수 있다.
안테나 출력단(306)은 베이스(30)의 도전성패드(301)로부터 차량에 탑재된 통신장치까지 배선 통로를 형성하기 위한 것이다. 안테나 출력단(306)은 배선이 통과하는 중공부를 구비한 배관 형태를 구비하고, 전원 입력단(305)과 소정 간격 이격되어 안테나패드(303)의 중앙 개구부를 관통하도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 안테나코일(101) 및 원통부재(103)를 통해 라디오 대역의 주파수를 수신하는 저렴한 차량용 소형 안테나 장치를 제공할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 5c 및 도 5d에서는 설명의 편의상 일부 구성요소의 적어도 일부분이 투시되어 보이도록 도시되어 있다.
본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법은, 도 5a에 도시한 바와 같이, 우선 중공부(1011)를 가지고 일정 피치(Wp)에 의해 형성되는 피치공간부(1012)를 가지는 헬리컬안테나 구조의 안테나코일(101), 커넥터(102), 및 원통부재(103)를 준비하고, 안테나코일(101)의 일단부에 커넥터(102)를 접합한다. 그리고, 안테나코일(101)의 타단부에 원통부재(103)를 접합한다. 상기의 접합 공정에 의하면, 도 5b에 도시한 바와 같이, 안테나코일(101), 커넥터(102) 및 원통부재(103)로 이루어진 안테나 코어(110)를 준비할 수 있다.
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 안테나 코어(110)에 제1 고정부재(105), 제2 고정부재(106) 및 제3 고정부재(107)를 일체로 형성하여 안테나 모듈(120)을 준비한다.
안테나 모듈(120)을 마련하는 과정에 있어서, 제1 고정부재(105), 제2 고정부재(106) 및 제3 고정부재(107)는 단일 사출 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다. 제1 고정부재(105)는 안테나코일(101)이 커넥터(102)에 고정되도록 커넥터 일부와 안테나코일의 일단부를 덮고, 제2 고정부재(106)는 안테나코일(101)의 중공부와 피치공간부에 충전되며, 제3 고정부재(106)는 안테나코일(101)의 타단부를 덮는다. 여기서, 제1 고정부재(105)는 커넥터(102)에 안테나코일(101)을 고정하는 고정편으로서 기능하고, 제2 고정부재(106)는 안테나코일(101)의 중공부와 피치공간부에 충전되는 유전체로서 기능하며, 제3 고정부재(107)는 안테나코일(101)에 원통부재(103)를 고정하는 고정밴드로 기능한다.
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 돌출형 나사산부(1021)를 제외하고, 커넥터, 안테나코일, 원통부재, 제1 고정부재, 제2 고정부재 및 제3 고정부재로 이루어진 안테나 모듈(120)를 커버부재(108)로 덮는다. 커버부재(108)는 소정의 피복제용 부재에 의해 단일 사출 공정을 통해 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법은, 안테나(10)의 커넥터(102)에 대하여 상호 체결 구조를 가진 케이스 커넥터(201)와, 케이스 커넥터(201)로부터 일방향으로 직선 형태로 연장하는 베이스 커넥터 일체형 터미널을 구비하는 베이스를 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법은, 케이스(20)에 의해 상부면이 덮이는 기판을 구비하고, 기판의 하부면에 결합하며 차종이나 안테나 장치의 설치 위치에 따라 미리 설정된 형태나 두께를 가지는 베이스를 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치와 종래의 200㎜ 길이의 폴형 안테나를 구비한 헬리컬 안테나의 수신 성능을 비교한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치는 88㎒로부터 108㎒까지의 주파수 전체 대역에서 종래의 200mm 길이를 구비하는 폴형 헬리컬 안테나와 대략적으로 동등한 전기적 특성(이득, 지향성 등)을 나타낸다. 이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나는 AM(Amplitude Modulation) 및 FM(Frequency Modulation) 주파수 대역 범위에서 종래의 폴형 헬리컬 안테나와 비교하여 신호 수신 성능이 떨어지지 않음을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 소형 안테나 장치는, 헬리컬 안테나 구조를 구비한 안테나코일의 내부에 소정의 유전 용량을 갖는 절연체를 삽입시킴과 동시에 안테나코일의 단부에 도전성패턴이 마련된 원통부재를 배치시킴으로써, 안테나의 길이를 소형으로 구성하면서도 안테나의 전기적 특성이 확보하여 일정 이상의 수신 성능을 구비할 수 있다. 본 발명에 의하면, 단순화된 제조 공정에 의해 안테나 제조원가를 절감하고 동시에 안테나의 길이를 감소시켜 차량 디자인에 부합되는 소형화된 외관을 구비하며, 라디오 대역의 주파수 신호를 수신할 수 있는 차량용 소형 안테나 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경, 치환, 수정이 가능할 것이며, 이러한 변경, 치환, 수정 등은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 일정 피치 간격의 헬리컬안테나 구조로 배치되는 안테나코일;
    상기 안테나코일의 일단부에 배치되는 커넥터;
    상기 안테나코일의 타단부에 배치되고 상기 안테나코일과 전기적으로 연결되는 도전성패턴을 구비하는 원통부재;
    상기 안테나코일이 상기 커넥터에 고정되도록 상기 커넥터 일부와 상기 안테나코일의 일단부를 덮는 제1 고정부재;
    상기 안테나코일의 중공부와 상기 일정 피치 간격 내 틈에 채워지는 제2 고정부재;
    상기 안테나코일의 타단부를 덮는 제3 고정부재; 및
    상기 안테나코일, 상기 커넥터 일부, 상기 원통부재, 상기 제1 고정부재, 상기 제2 고정부재 및 상기 제3 고정부재를 덮는 커버부재;를 포함하고,
    상기 제1 고정부재, 상기 제2 고정부재 및 상기 제3 고정부재가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터가 연결되는 케이스를 더 포함하고, 상기 케이스는 터미널 일체형 케이스 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터가 연결되는 케이스를 더 포함하고, 상기 케이스는,
    상기 커넥터에 대하여 상호 체결 구조를 구비하는 상기 케이스 커넥터; 및
    상기 케이스 커넥터와 일체로 형성되고 상기 케이스 커넥터로부터 일방향으로 직선 형태로 연장하는 터미널;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스에 의해 상부면이 덮이는 베이스를 더 포함하고, 상기 베이스는,
    상기 터미널에 전기적으로 연결되는 도전성패드;
    상기 도전성패드를 지지하는 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판의 하부면에 결합하며 상기 케이스의 하부면을 덮는 안테나패드;
    상기 안테나패드를 관통하여 상기 인쇄 회로 기판에 연결되며 상기 인쇄 회로 기판에 전원을 공급하는 전원 입력단; 및
    상기 전원 입력단과 소정 간격 이격되어 안테나패드를 관통하도록 배치되고, 상기 인쇄 회로 기판에서 외부로 배선 통로를 형성하는 안테나 출력단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 안테나패드는 상기 베이스에 착탈가능하게 배치되고, 차종에 따른 차량용 소형 안테나의 설치 위치에 따라 서로 다른 형태나 두께를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치.
  6. 일정 피치 간격의 헬리컬안테나 구조를 가지는 안테나코일의 일단부에 커넥터를 접합하는 단계;
    상기 안테나코일의 타단부에 상기 안테나코일과 전기적으로 연결되는 도전성패턴을 구비한 원통부재를 접합하는 단계;
    상기 안테나 코일이 상기 커넥터에 고정되도록 상기 커넥터 일부와 상기 안테나코일의 일단부를 덮는 제1 고정부재와, 상기 안테나코일의 중공부와 상기 일정 피치 간격 내 틈에 채워지는 제2 고정부재와, 상기 안테나코일의 타단부를 덮는 제3 고정부재를 일체로 사출성형하는 단계; 및
    상기 안테나코일, 상기 커넥터 일부, 상기 원통부재, 상기 제1 고정부재, 상기 제2 고정부재 및 상기 제3 고정부재를 덮는 커버부재를 사출성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 커넥터에 대하여 상호 체결 구조를 가진 케이스 커넥터와 상기 케이스 커넥로부터 일방향으로 직선 형태로 연장하는 케이스 커넥터 일체형 터미널을 구비하는 케이스를 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 케이스에 의해 상부면이 덮이는 인쇄 회로 기판을 구비하고, 상기 인쇄 회로 기판의 하부면에 결합하며 차종에 따른 안테나 장치의 설치 위치에 따라 미리 설정된 서로 다른 형태나 두께를 가지는 베이스를 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 소형 안테나 장치의 제조 방법.
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