KR20150027322A - 차량용 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 안테나 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 차량용 안테나 장치는, 차체에 부착되는 패드부재와, 패드부재에 결합되며 제1인쇄회로기판을 구비하는 베이스부재와, 제1인쇄회로기판에 안착되는 제1안테나부재와, 베이스부재에 수직하게 결합되며, 복수 개의 전도성 패턴을 포함하는 제2안테나부재와, 제1안테나부재 및 제2안테나부재가 외부에 노출되는 것을 차단하며 패드부재에 결합되는 케이스부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 안테나 장치{ANTENNA DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 안테나 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS 신호뿐만 아니라 넓은 대역폭의 GSM, TMU 및 DAB 신호를 수신할 수 있는 차량용 안테나 장치에 관한 것이다.
통신 기기가 발달함에 따라 차량의 내 외부에는 다양한 종류의 무선 신호를 송수신하기 위한 복수 개의 안테나가 설치되고 있는 추세이다.
다양한 종류의 무선 신호는 차량이 구비한 위치기반시스템을 활용하기 위한 위치정보 시스템(Global Positioning System, GPS) 신호, FM 및 AM 라디오 신호, 차량 내에서 디지털 방송을 시청하기 위한 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting, DMB) 신호, 텔레매틱스 통신을 위한 텔레매틱스 관리 유닛(Telematics Management Unit, TMU) 신호 등을 포함한다.
한편 디지털 방송을 시청하기 위한 신호는 국내의 DMB 신호 외에도 국가별로 미국의 엑스엠(XM) 위성 라디오 신호 및 시리우스(SIRIUS) 신호, 유럽의 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting, DAB) 신호가 국가별로 사용되고 있다.
또한 무선통신을 위한 신호의 경우에도 디지털 이동전화 신호(Global System for Mobile Telecommunication, GSM) 등이 사용되며, 국가별로 서로 다른 주파수 대역을 사용하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제0787602호(2007.12.13 등록, 발명의 명칭: 자동차용 송수신용 통합안테나 모듈)에 개시되어 있다.
종래 기술에 따른 차량용 안테나 장치는 다양한 무선 서비스를 위한 수신 안테나가 각각의 무선 서비스에 따라 개별적으로 구성되어 있으므로, 복수 개의 무선 신호를 수신하기 위하여 복수 개의 안테나가 장착되어야 하고, 단일 주파수 대역의 신호만 수신할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 장치를 이용하여 GPS, GSM, TMU 및 DAB 등의 다양한 종류의 무선 신호 및 다중 대역 신호를 수신할 수 있는 차량용 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 안테나 장치는: 차체에 부착되는 패드부재; 상기 패드부재에 결합되며 제1인쇄회로기판을 구비하는 베이스부재; 상기 제1인쇄회로기판에 안착되는 제1안테나부재; 상기 베이스부재에 수직하게 결합되며, 복수 개의 전도성 패턴을 포함하는 제2안테나부재; 및 상기 제1안테나부재 및 상기 제2안테나부재가 외부에 노출되는 것을 차단하며 상기 패드부재에 결합되는 케이스부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2안테나부재는, 상기 베이스부재에 수직하게 결합되는 제2인쇄회로기판; 및 상기 제2인쇄회로기판에 구비되며, 복수 개의 전도성 패턴을 포함하는 제2안테나부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2안테나부는, 상기 제2인쇄회로기판의 양면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2안테나부는, 상기 제2인쇄회로기판 상의 전방에 위치하는 제2전방안테나부; 및 상기 제2전방안테나부와 이격되어 형성되며, 상기 제2인쇄회로기판 상의 후방에 위치하는 제2후방안테나부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2전방안테나부는, 상기 차체의 전방으로 진행하면서 하측으로 기울어지는 제1경사부; 상기 제1경사부의 하단부에서 연장 형성되며, 상기 차체의 후방으로 진행하면서 하측으로 기울어지는 제2경사부; 및 상기 제2경사부의 하단부에서 상측으로 연장 형성되는 수직부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2전방안테나부는, 상기 제1경사부와 상기 제2경사부와 상기 수직부 중 적어도 어느 하나에서 돌출 형성되는 스터브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 스터브는, 상기 제1경사부에서 상기 베이스부를 향하여 하측으로 연장 형성되는 제1스터브; 및 상기 수직부의 상단부에서 전방으로 연장 형성되는 제2스터브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2후방안테나부는, 복수 개의 수직방향 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 안테나 장치는, 패드부재에 수평 장착되는 제1안테나부재와 수직 장착되는 제2안테나부재를 적용하여 GPS 신호뿐만 아니라 다중 대역의 GSM, TMU 및 DAB 신호 등을 수신할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치는, 제2안테나부의 개수 및 패턴을 다양하게 적용할 수 있으므로, 하나의 장치를 적용하여 다양한 주파수 대역에 해당하는 GSM, TMU 및 DAB 신호 등을 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 구성 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2안테나부재를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 GSM 주파수 대역별 정재파비(Standing wave ratio, SWR)를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 구성 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(1)는 패드부재(100), 베이스부재(200), 제1안테나부재(300), 제2안테나부재(400) 및 케이스부재(500)를 포함한다.
패드부재(100)는 합성수지를 포함하여 이루어지며 차체에 부착되어, 케이스부재(500)와의 사이로 이물질이 투입되는 것을 방지하고, 차체로부터 전달되는 충격을 완화한다.
본 실시예에서 패드부재(100)는 주변 부품과의 간섭 우려가 적어 무선 신호의 수신율이 양호하도록, 차량의 상부 후방에 설치된다. 또한 본 실시예에서 패드부재(100)는 후방으로 갈수록 단면이 넓어지도록 형성되어, 차체의 이동 시 발생되는 바람의 저항 및 소음의 발생을 줄인다.
베이스부재(200)는 패드부재(100)에 결합되며 제1인쇄회로기판(250)을 구비한다. 본 실시예에서 베이스부재(200)는 패드부재(100)에 볼팅 등의 방식으로 결합되며, 베이스부(210) 및 제1인쇄회로기판(250)을 포함한다.
베이스부(210)는 패드부재(100)의 상부에 본딩, 볼팅 등의 방식으로 결합되고, 상부에는 제1인쇄회로기판(250)이 볼팅 결합된다.
제1인쇄회로기판(250)에는 제1안테나부재(300) 등에서 수신한 신호를 증폭하거나 필터링하는 방식으로 가공하고, 차체 내부에 장착된 멀티미디어 기기 등으로 전송한다.
제1안테나부재(300)는 제1인쇄회로기판(250)에 안착된다. 본 실시예에서 제1안테나부재(300)는 GPS수신부(미도시)를 포함한다. GPS수신부에서 수신되는 GPS 신호는 차량의 위치기반시스템 등에 전달된다.
제1안테나부재(300)는 세라믹유전체 패치안테나 형태이고, 제1인쇄회로기판(250) 상에 장착되며, 수신된 GPS 신호 등을 피드핀 등을 통하여 제1인쇄회로기판(250)에 전달한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2안테나부재를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제2안테나부재(400)는 베이스부재(200)에 수직하게 결합되며 복수 개의 전도성 패턴을 포함한다. 본 실시예에서 제2안테나부재(400)는 제1안테나부재(300)와 이격 배치되어 상호 간섭 발생률을 낮춘다. 본 실시예에서 제2안테나부재(400)는 제2인쇄회로기판(410) 및 제2안테나부(450)를 포함한다.
제2인쇄회로기판(410)은 베이스부재(200)에 수직하게 결합된다. 본 실시예에서 제2인쇄회로기판(410)은 베이스부재(200)에 본딩, 등의 방식으로 결합되며 제2안테나부(450)로부터 전달받은 신호를 증폭, 필터링 가공한 후 멀티미디어 장치 등으로 전송한다.
제2안테나부(450)는 제2인쇄회로기판(410)에 구비되며, 복수 개의 전도성 패턴을 포함한다. 제2안테나부(450)는 제1안테나부재(300)와 이격되어 위치하므로 제1안테나부재(300)와의 신호 간섭을 줄일 수 있다.
또한 제2안테나부(450)는 베이스부(210)에 수직하게 부착되므로 베이스부(210)와 평행하게 장착된 제1안테나부재(300)와 함께 다양한 각도에서 입사되는 신호를 수신할 수 있다.
본 실시예에서 제2안테나부(450)는 제2인쇄회로기판(410)의 양면에 형성된다. 제2인쇄회로기판(410)의 양면에 제2안테나부(450)가 전도성 패턴으로 형성되면, 각각의 면에 형성되는 전도성 패턴의 조합이 가능하므로, 단일면에 형성된 전도성 패턴에 비하여 다양한 경우의 패턴 구현이 가능하다.
예를 들어 제2인쇄회로기판(410)의 두께를 두껍게 하여 각각의 제2안테나부(450) 사이의 거리를 늘리거나, 제2인쇄회로기판(410)의 양면에 서로 다른 형태의 전도성 패턴을 적용하는 방식 등을 통하여 제2안테나부(450)의 형상 변경의 자유도를 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서 제2안테나부(450)는 제2전방안테나부(451) 및 제2후방안테나부(459)를 포함하여 다양한 주파수 영역의 신호를 수신 가능하게 한다.
제2전방안테나부(451)는 제2인쇄회로기판(410)의 전방에 형성된다. 본 실시예에서 제2전방안테나부(451)는 제2인쇄회로기판(410)의 모서리를 따라 길게 형성되어 파장이 긴 무선 신호를 수신할 수 있도록 한다.
예를 들어 GSM 900MHz를 수신하기 위해서는 파장의 1/4인 81mm 길이 이상의 패턴이 필요한데, 케이스부재(500)의 제한된 공간 안에서 81mm 길이의 전도성 패턴을 직선 형태로 구현하기 어려우므로, 곡선 형상으로 전도성 패턴을 형성한다.
본 실시예에서 제2전방안테나부(451)는 제1경사부(452), 제2경사부(453) 및 수직부(454)를 포함하고 각각이 연결된 전도성 패턴으로 제2인쇄회로기판(410)에 형성되어 패턴의 길이를 연장시킨다.
제1경사부(452)는 케이스부재(500)의 내측 상단면에 대응하여 형성된다. 제2경사부(453)는 제1경사부(452)의 하단부에서 연장 형성되며, 차체의 후방으로 진행하면서 하측으로 기울어져 제1경사부(452)와 함께 '＜' 모양을 형성한다.
수직부(454)는 제2경사부(453)의 하단부에서 상측으로 연장 형성된다.
본 실시예에서 제2전방안테나부(451)는 제1경사부(452) 또는 제2경사부(453) 또는 수직부(454) 중 적어도 어느 하나에서 돌출 형성되는 스터브(455)를 포함한다. 본 실시예에서 스터브(455)는 제1스터브(456) 및 제2스터브(457)를 포함한다.
제1스터브(456)는 제1경사부(452)에서 베이스부(210)를 향하여 하측으로 연장 형성되고, 제2스터브(457)는 수직부(454)의 상단부에서 전방으로 연장 형성된다. 본 실시예에서 스터브(455)는 제2인쇄회로기판(410)에 전도성 패턴으로 형성되며, 제2안테나부(450)와 연결되어 제2안테나부(450)의 대역폭을 확장시킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 GSM 주파수 대역별 정재파비(Standing wave ratio, SWR)를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1스터브(456) 및 제2스터브(457)가 적용된 경우 880MHz부터 960MHz까지의 주파수 대역 및 1710MHz부터 1880MHz의 주파수 대역에서 제1스터브(456) 및 제2스터브(457)가 적용이 안 된 경우에 비하여 다른 주파수 대역과 비교할 때 정재파비인 SWR의 Gain 값이 감소하고 있는 것을 볼 수 있다.
이러한 결과는 본 실시예에서 차량용 안테나 장치(1)가 880MHz부터 960MHz까지의 주파수 대역 및 1710MHz부터 1880MHz의 주파수 신호를 다른 주파수 대역의 신호로부터 양호하게 구별할 수 있음을 의미한다.
제2후방안테나부(459)는 제2전방안테나부(451)와 이격되어 형성되며, 제2인쇄회로기판(410)의 후방에 형성된다. 본 실시예에서 제2후방안테나부(459)는 제2전방안테나부(451)와 이격되어 형성되고, 제2전방안테나부(451)와 상이한 형상의 전도성 패턴으로 형성된다.
이에 따라 제2후방안테나부(459)는 제2전방안테나부(451)와 상이한 영역의 주파수에 해당하는 신호를 수신할 수 있다. 이를테면, 제2전방안테나부(451)에서 GSM 900MHz/1800MHz에 해당하는 주파수의 신호를 수신할 때, 제2후방안테나부(459)에서는 GSM 850MHz/1900MHz에 해당하는 주파수의 신호를 수신할 수 있다.
본 실시예에서 제2후방안테나부(459)는 복수 개의 수직방향 패턴으로 형성되며, 패턴의 길이를 조정하여 수신율을 조정한다. 본 실시예에서 제2후방안테나부(459)는 제2후방안테나전방패턴(459a), 제2후방안테나중앙패턴(459b) 및 제2후방안테나후방패턴(459c)을 포함하며, 패턴의 모양을 각각 다르게 설정함으로써, 원하는 주파수 대역의 수신율을 조정할 수 있다.
케이스부재(500)는 제1안테나부재(300) 및 제2안테나부재(400)가 외부에 노출되는 것을 차단하며, 패드부재(100)에 결합되어 제1안테나부재(300) 및 제2안테나부재(400)를 외부의 환경으로부터 보호한다.
또한 케이스부재(500)는 전방이 뾰족하고, 후방으로 갈수록 몸체가 점진적으로 확장되는 형태로 형성되어, 차체가 전방으로 이동할 때 발생되는 공기의 저항 및 소음의 발생을 줄인다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(1)의 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.
GPS 신호와 같이 차량의 상측에 위치하는 복수 개의 위성 등으로부터 신호를 받는 경우에는 베이스부(210)에 평행하게 위치하는 제1안테나부재(300)에서 신호를 수신한다. 수신된 GPS 신호는 제1인쇄회로기판(250)에서 증폭, 필터링 등의 과정을 거쳐 차체 내부의 내비게이션 시스템 등에 전달된다.
GSM, TMU 및 DAB 등의 신호는 제2안테나부(450)에서 수신한다. GSM 등의 신호는 나라 별로 주파수가 상이하며, 나라 별로 상이한 복수 개의 주파수를 하나의 차량용 안테나 장치(1)에서 수신하기 위해서는 복수 개의 안테나 패턴이 동시에 적용되어야 한다.
제2안테나부(450)는 제2전방안테나부(451)와 제2전방안테나부(451)가 상호 이격되어 제2인쇄회로기판(410)에 전도성 패턴으로 형성되므로 상호 간섭 없이 다양한 대역의 주파수를 수신할 수 있다.
예를 들어 제2전방안테나부(451)에서는 유럽 등에서 사용되는 GSM 900MHz/1800MHz를 수신하고, 제2후방안테나부(459)에서는 미국 등에서 사용되는 GSM 850MHz/1900MH 주파수를 수신할 수 있다.
이에 따라 본 실시예에서 차량용 안테나 장치(1)는 베이스부재(200)에 수평하게 장착되는 제1안테나부재(300)와 수직하게 장착되는 제2안테나부재(400)를 적용하여 GPS 신호뿐만 아니라 다양한 주파수 대역대의 GSM, TMU 및 DAB 신호를 수신할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(1)는, 제2안테나부(450)의 개수 및 패턴을 다양하게 적용할 수 있으므로, 하나의 장치를 적용하여 다양한 주파수 대역에 해당하는 GSM, TMU 및 DAB 신호 등을 수신할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참조로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 차량용 안테나 장치 100: 패드부재
200: 베이스부재 210: 베이스부
250: 제1인쇄회로기판 300: 제1안테나부재
400: 제2안테나부재 410: 제2인쇄회로기판
450: 제2안테나부 451: 제2전방안테나부
452: 제1경사부 453: 제2경사부
454: 수직부 455: 스터브
456: 제1스터브 457: 제2스터브
459: 제2후방안테나부 459a: 제2후방안테나전방패턴
459b: 제2후방안테나중앙패턴 459c: 제2후방안테나후방패턴
500: 케이스부재

Claims (8)

  1. 차체에 부착되는 패드부재;
    상기 패드부재에 결합되며 제1인쇄회로기판을 구비하는 베이스부재;
    상기 제1인쇄회로기판에 안착되는 제1안테나부재;
    상기 베이스부재에 수직하게 결합되며, 복수 개의 전도성 패턴을 포함하는 제2안테나부재; 및
    상기 제1안테나부재 및 상기 제2안테나부재가 외부에 노출되는 것을 차단하며 상기 패드부재에 결합되는 케이스부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2안테나부재는,
    상기 베이스부재에 수직하게 결합되는 제2인쇄회로기판; 및
    상기 제2인쇄회로기판에 구비되며, 복수 개의 전도성 패턴을 포함하는 제2안테나부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2안테나부는,
    상기 제2인쇄회로기판의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제2안테나부는,
    상기 제2인쇄회로기판 상의 전방에 위치하는 제2전방안테나부; 및
    상기 제2전방안테나부와 이격되어 형성되며, 상기 제2인쇄회로기판 상의 후방에 위치하는 제2후방안테나부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2전방안테나부는,
    상기 차체의 전방으로 진행하면서 하측으로 기울어지는 제1경사부;
    상기 제1경사부의 하단부에서 연장 형성되며, 상기 차체의 후방으로 진행하면서 하측으로 기울어지는 제2경사부; 및
    상기 제2경사부의 하단부에서 상측으로 연장 형성되는 수직부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2전방안테나부는,
    상기 제1경사부와 상기 제2경사부와 상기 수직부 중 적어도 어느 하나에서 돌출 형성되는 스터브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 스터브는,
    상기 제1경사부에서 상기 베이스부를 향하여 하측으로 연장 형성되는 제1스터브; 및
    상기 수직부의 상단부에서 전방으로 연장 형성되는 제2스터브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2후방안테나부는,
    복수 개의 수직방향 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.

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