KR20160027662A - 차량용 파노라마 루프 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스, 케이스 내부에 설치되는 패치 안테나부 및 패치 안테나부와 전기적으로 연결되어 파노라마 루프의 글라스와 케이스 사이에 배치되는 접지 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 파노라마 루프 안테나{PANORAMA LOOP ANTENNA FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 파노라마 루프 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스 저면과 파노라마 루프의 글라스 사이에 접지 기판을 배치하여 수신 성능을 개선한 차량용 파노라마 루프 안테나에 관한 것이다.

루프 안테나는 루프 판넬에 결합되어 음성이나 영상신호를 수신하기 위한 것으로서, DMB 기술 등의 발전으로 인하여 많이 이용되고 있다.

루프 안테나는 금속판으로 이루어진 루프 판넬로 차량의 루프를 구성한 경우에 적용되었다. 최근 들어, 루프 안테나는 금속판으로 이루어진 루프 판넬에 글라스가 적층되어 형성되는 파노라마 루프를 구비하는 차량에도 적용되고 있으며, 이 경우 금속판으로 이루어진 루프 판넬과 루프 안테나 사이에 글라스가 배치되게 되었다.

한편, 루프 안테나의 그라운드 조건은 수신 성능을 결정하는 가장 중요한 조건으로 루프 판넬이 루프 안테나의 그라운드 역할을 하게 된다.

노말 사양의 루프 안테나는 루프 판넬에 직접 체결되는 반면에, 파노라마 루프 안테나는 글라스로 인해 루프 판넬과 7~8mm가량 갭(gap)이 형성되었다. 이에 따라, 파노라마 루프 안테나는 노말 사양의 루프 안테나에 의해 안테나 성능이 상대적으로 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록번호 제1342011호(2013.12.10)에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스 저면과 파노라마 루프의 글라스 사이에 접지 기판을 배치하여 방사 강도와 방사 패턴 평탄도를 향상시킴으로써, 수신 성능을 개선한 차량용 파노라마 루프 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수신 성능을 개선하여 노말 사양의 루프 안테나와 공용될 수 있도록 한 차량용 파노라마 루프 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나는 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 패치 안테나부; 및 상기 패치 안테나부와 전기적으로 연결되어 파노라마 루프의 글라스와 상기 케이스 사이에 배치되는 접지 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 접지 기판은 사각 판형으로 형성되고, 한 변의 길이가 10cm 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 접지 기판은 원판형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 접지 기판은 상부에 패턴이 형성되고, 상기 패턴의 갭은 2mm 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 케이스 저면과 파노라마 루프의 글라스 사이에 접지 기판을 배치하여 방사 강도와 방사 패턴 평탄도를 향상시킴으로써, 수신 성능을 개선할 수 있고, 노말 사양의 루프 안테나와 공용될 수 있다.

도 1 은 통상의 샤크핀 안테나의 개략적인 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 샤크핀 안테나의 등가 모델을 도시한 도면이다.
도 3 은 도 1 의 샤크핀 안테나와 그 등가 모델의 방사 패턴 및 반사 손실을 타낸 도면이다.
도 4 는 통상의 노말 루프 안테나의 설치 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5 는 통상의 파노라마 루프 안테나의 설치 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6 은 통상의 노말 루프 안테나의 접지 모델링을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7 은 통상의 파노라마 루프 안테나의 접지 모델링을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8 은 통상의 노말 루프 안테나와 파노라마 루프 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나의 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기판의 배치 예시도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나의 접지 모델링을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시에에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기판의 패턴 타입의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기판의 패턴 타입의 다른 예를 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 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 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 통상의 샤크핀 안테나의 개략적인 사시도이고, 도 2 는 도 1 의 샤크핀 안테나의 등가 모델을 도시한 도면이며, 도 3 은 도 1 의 샤크핀 안테나와 그 등가 모델의 방사 패턴 및 반사 손실을 타낸 도면이며, 도 4 는 통상의 노말 루프 안테나의 설치 구조를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 5 는 통상의 파노라마 루프 안테나의 설치 구조를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 6 은 통상의 노말 루프 안테나의 접지 모델링을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 7 은 통상의 파노라마 루프 안테나의 접지 모델링을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 8 은 통상의 노말 루프 안테나와 파노라마 루프 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.

도 1 에는 2GHz 대역 위성 신호를 수신할 수 있는 패치 타입의 샤크핀 안테나(100)가 도시되었다.

도 1 을 참조하면, 샤크핀 안테나(100)는 케이스(110) 내부에 급전회로(미도시)와 접지면(미도시)이 형성된 기판(120)을 구비하고, 기판(120)에 배치되어 무선 신호를 수신하는 패치 안테나부(130)를 구비한다.

패치 안테나부(130)는 세라믹으로 형성되는 유전체(131) 및 유전체(131) 상면에 사각 금속박막으로 형성되는 방사체(132)를 구비한다.

세라믹은 유전율이 매우 높고 온도 변화에 따른 안정도가 매우 높아 패치 안테나부(130)에 매우 적합하다.

유전체(131)는 유전체(131)의 하부면 상에 금속박막으로 형성되는 접지부(미도시)를 구비하며, 이 접지부와, 방사체(132) 및 전기회로(미도시)를 전기적으로 연결하는 급전부(미도시)를 포함한다.

또한, 샤크핀 안테나(100)의 케이스(110)에는 케이스(110)의 하부에 형성되어 샤크핀 안테나(100)를 차량에 고정 설치하는 고정부(140)가 설치된다.

도 2 는 샤크핀 안테나(100)의 설명의 편의성과 시뮬레이션 기능을 개선하기 위해, 도 1 에 도시된 샤크핀 안테나(100)를 모델링한 도면이다.

도 2 를 참조하면, 기판(120)은 사각 형태로 모델링되고 패치 안테나부(120)는 상기한 기판(120) 상에 모델링된다.

도 1 의 샤크핀 안테나(100) 및 도 2 의 모델링된 샤크핀 안테나(100)는 도 3 의 (a) 및 (b) 에 도시된 바와 같은 방사 패턴 및 반사 손실을 나타낸다.

도 3 의 (a) 와 (b)를 참조하면, 도 1 에 도시된 샤크핀 안테나(100)의 방사 패턴과 도 2 에 도시된 모델링된 샤크핀 안테나(100)에 있어, 그 방사 패턴과 반사 손실(return loss)은 서로 동일하므로, 샤크핀 안테나(100)와 모델링된 샤크핀 안테나(100)는 동일한 성능을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 이에 모델링된 샤크핀 안테나(100)를 기초로 설명한다.

모델링된 샤크핀 안테나(100)를 실제 차량의 노말 루프와 파노라마 루프에 설치할 경우, 모델링된 안테나 성능은 다음과 같다. 이하 본 명세서에서는 노말 사양의 루프 판넬(20)에 설치된 샤크핀 안테나(100)를 노말 루프 안테나로 정의하고, 파노라마 루프에 설치된 샤크핀 안테나(100)를 파노라마 루프 안테나로 정의하여 설명한다.

도 6 은 노말 루프 안테나를 접지 모델링한 예를 나타낸 도면으로서, 노말 루프 안테나가 노말 사양의 루프 판넬(20) 상에 배치되어 접지되는 것을 나타낸다.

도 7 은 파노라마 루프 안테나를 접지 모델링한 예를 나타낸 도면으로서, 파노라마 루프 안테나가 파노라마 루프의 글라스(30) 상에 배치되어 접지되는 것을 나타낸다.

노말 루프 안테나의 방사 패턴(Radiation Pattern)과 파노라마 루프 안테나의 방사 패턴을 비교하면, 도 8 의 (b)에 도시된 파노라마 루프 안테나의 방사 패턴이 도 8 의 (a)에 도시된 노말 루프 안테나의 방사 패턴에 비해 특정 방향으로만 방사가 잘되고 있음을 확인할 수 있다. 즉, phi 방향으로 같은 방사 특성을 지향하는 sxm 안테나에게는 파노라마 루프가 수신 성능을 저하시키는 원인이 되는 것을 확인할 수 있다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나는 파노라마 루프 상에 접지 기판을 배치하여 수신 성능을 개선한다.

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나의 사시도이고, 도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기판의 배치 예시도이며, 도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나의 접지 모델링을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 12 는 본 발명의 일 실시에에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이며, 도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기판의 패턴 타입의 일 예를 나타낸 도면이며, 도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 기판의 패턴 타입의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 9 와 도 10 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나(200)는 케이스(210) 내부에 급전회로(미도시)와 접지면(미도시)이 형성된 기판(220)을 구비하고 기판(220) 상에 배치되어 무선 신호를 수신하는 패치 안테나부(230)를 구비한다.

패치 안테나부(230)는 세라믹으로 형성되는 유전체(231) 및 유전체(231) 상면에 사각 금속박막으로 형성되는 방사체(232)를 구비한다.

유전체(231)는 유전체(231)의 하부면 상에 금속박막으로 형성되는 접지부(미도시)를 포함하며, 이 접지부와, 방사체(232) 및 전기회로(미도시)를 전기적으로 연결하는 급전부(미도시)를 포함한다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나(200)는 케이스(210)의 아래에 배치되는 접지 기판(300)을 포함한다.

접지 기판(300)은 도 10 에 도시된 바와 같이 패치 안테나부(230)와 전기적으로 연결되어 파노라마 루프의 글라스(30)와 케이스(210) 사이에 배치됨으로써, 접지 성능을 향상시키고 그 수신 성능을 개선한다.

접지 기판(300)은 도 11 에 도시된 바와 같이, 파노라마 루프의 글라스(30) 상에 한 변의 길이가 15cm인 사각판형으로 형성될 수 있다.

도 12 의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나(200)의 방사 패턴은 도 8 의 (b)에 도시된 종래의 파노라마 루프 안테나에 비해 phi 방향으로 방사 특성이 고르게 이루어짐을 확인할 수 있으며, 이는 도 12 의 (a)에 도시된 노말 루프 안테나와 동등한 수준임을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시에에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나(200)는 세타(theta) 0도 방향으로의 방사 강도(Radiation intensity)도 종래의 파노라마 루프 안테나보다 1.5dB 가량 높은 것을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 파노라마 루프 안테나(200)에서 접지 기판(300)은 상기한 바와 같이 한 변이 15cm인 사각판형으로 형성될 수 있으나, 이외에도 다양한 형태와 크기로 제작될 수 있다.

일 예로, 접지 기판(300)은 한 변의 길이가 최소 10cm 이상이면, 1.5GHz 대역에서도 수신 성능을 개선할 수 있다.

게다가, 접지 기판(300)은 정사각형의 판형으로 제작될 수 있으며, 이외에도 원형으로 제작될 수도 있다.

더욱이, 접지 기판(300)에는 도 13 및 도 14 에 도시된 바와 같이 패턴(310)이 형성될 수 있다. 즉, 접지 기판(300)의 패턴(310)은 도 13 에 도시된 바와 같이 바둑판 형태로 형성되거나, 도 14 에 도시된 바와 같이 직선 형태로 형성될 수 있다. 이때 패턴(310)의 갭은 2mm 이하로 형성될 수 있으며, 이 경우 1.5GHz 대역에서도 수신 성능을 개선할 수 있다.

이와 같은 본 실시예는 케이스(210) 저면과 파노라마 루프의 글라스(30) 사이에 접지 기판(300)을 배치하여 방사 강도와 방사 패턴 평탄도를 향상시킴으로써, 수신 성능을 개선할 수 있고, 이에 따라 노말 사양의 루프 안테나와 공용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

20: 루프 판넬 30: 글라스
100: 샤크핀 안테나 110,210: 케이스
120,220: 기판 130,230: 패치 안테나부
131,231: 유전체 132,232: 방사체
140,240: 고정부 200: 차량용 파노라마 루프 안테나
300: 접지 기판 310: 패턴

Claims (4)

1. 케이스;
   상기 케이스 내부에 설치되는 패치 안테나부; 및
   상기 패치 안테나부와 전기적으로 연결되어 파노라마 루프의 글라스와 상기 케이스 사이에 배치되는 접지 기판을 포함하는 차량용 파노라마 루프 안테나.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접지 기판은 사각 판형으로 형성되고, 한 변의 길이가 10cm 이상인 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 루프 안테나.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 접지 기판은
   원판형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 루프 안테나.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 접지 기판은 상부에 패턴이 형성되고, 상기 패턴의 갭은 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 루프 안테나.

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