KR20160044114A

KR20160044114A - 차량용 다중대역안테나

Info

Publication number: KR20160044114A
Application number: KR1020140138263A
Authority: KR
Inventors: 강기조; 박태병; 남상민; 이창근
Original assignee: 위너콤 주식회사
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-04-25
Also published as: CN106207402A; KR101633844B1

Abstract

본 발명은 차량용 다중대역안테나에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드의 상부면상에 장착되는 차량용 다중대역안테나에 있어서, 상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지는 제1 듀얼 헬리컬안테나와; 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 복수의 유전체기판 양면에 형성되는 제1 탑로딩안테나와; 상기 제1 탑로딩안테나부를 형성하는 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판에 형성되는 제1 및 제2 모노폴안테나와; 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 소정간격 이격된 채 평행하게 상기 메인보드의 타측에 형성되는 제2 듀얼 헬리컬안테나; 및 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 형성되는 상기 제1 탑로딩안테나의 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판의 양면에 형성되는 제2 탑로딩안테나; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상의 PCB 기판에 형성되는 제1 듀얼 헬리컬안테나에 구비되는 상호간에 소정간격 이격되는 제1 및 제2 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링 결합하게 함으로써 주파수 대역별로 요구되는 안테나 특성을 만족하면서 동시에 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제1 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제1 탑로딩부를 연결하여 형성되는 제1안테나부 및 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제2 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제2 탑로딩부를 연결하여 형성되는 제2안테나부 상호간에 커플링 결합에 의하여 제1 및 제2 안테나부를 형성하는 안테나 길이에 해당하는 주파수보다 높은 주파수대역에서 동작하기 때문에 특정주파수대역에서의 안테나 길이를 증가시켜 대역폭을 개선함으로써 방사효율이 향상된 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제2 탑로딩안테나에 구비되는 공진필터에 의하여 Band-Ⅲ의 주파수대역인 170MHz~240MHz 주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작함과 동시에, 상기 제1 모노폴안테나의 동작주파수인 e-call 주파수대역(880~960MHz. 1710~2170MHz) 및 상기 제2 모노폴안테나의 동작주파수인 L-band 주파수대역(1452~1492MHz)을 억제하는 대역저지필터로서 동작하여 Band-Ⅲ 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써, 제2 듀얼 헬리컬안테나와 제2 탑로딩안테나가 전기적으로 연결되어 형성되는 Band-Ⅲ 주파수대역으로 동작하는 안테나의 성능이 개선되는 효과가 있다.

Description

차량용 다중대역안테나{Multi-Band Antenna for Vehicle}

본 발명은 차량용 다중대역안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상에 PCB형태로 커플링 결합되는 복수의 듀얼 헬리?안테나와 공진필터와 전도성패턴으로 이루어진 복수개의 탑로딩부를 포함하는 탑로딩안테나 및 인접되는 안테나간의 간섭을 방지하는 공진필터를 포함하는 복수의 모노폴안테나를 구비하여 다양한 방송주파수대역에서 동작하면서 동시에 간섭신호를 방지하는 차량용 다중대역안테나에 관한 것이다.

최근 들어 통신기술의 비약적 발전으로 인해 차량 내부에 다양한 주파수대역의 방송서비스를 제공하는 필요성이 증가하고 있으며, 외관상 디자인이 수려하면서 동시에 로얄티 문제에 있어 제조비용을 절감할 수 있으며 복수개의 안테나를 동시에 장착할 수 있는 차량용 다중대역안테나가 주목받고 있으며, 상기 차량용 다중대역안테나의 내부에 라디오 방송용 안테나와 위성DMB 방송용 안테나 및 지상파DMB 방송용 안테나 및 GPS 안테나 등 복수의 안테나를 장착하여 소비자 등의 다양한 요구를 반영한 안테나를 장착하려고 시도하고 있는 실정이다.

그러나, 종래의 차량용 다중대역안테나 내부에 상기와 같은 다양한 기능을 갖는 안테나들을 장착할 경우에 제한된 공간으로 인하여 상기 차량용 다중대역안테나는 안테나의 크기가 동작주파수의 λ/16보다 작은 전기적인 소형안테나로 형성되는 경우에 크기가 작아질수록 안테나의 방사효율이 급격하게 감소되는 문제점이 있으며, 또한 서로 다른 주파수대역에서 동작하는 복수개의 안테나가 제한된 공간에서 함께 존재하기 때문에 신호간섭으로 인하여 추가로 장착되는 차량용 다중대역안테나의 안테나특성과 기존에 설치되어 있는 안테나의 안테나특성이 동시에 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 복수개의 안테나와 차량용 다중대역안테나가 동시에 장착되는 차량용 다중대역안테나 내부의 제한된 공간 내에서 신호간섭을 방지하고 다양한 방송주파수 및 소비자들이 만족하는 다양한 서비스를 위하여 동작하는 차량용 다중대역안테나를 확보하기 위한 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

등록특허공보 KR 10-1347936호, 2014.01.08, 4쪽 식별번호[2] ~ 3쪽 식별번호[21], 도면 1, 도면 4

본 발명은 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상의 PCB 기판에 형성되는 제1 듀얼 헬리컬안테나에 구비되는 상호간에 소정간격 이격되는 제1 및 제2 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링 결합하게 함으로써 주파수 대역별로 요구되는 안테나 특성을 만족하면서 동시에 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전기장의 세기를 증가시켜 방사효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 커플링 급전구조를 갖는 복수개의 헬리컬방사체를 구비하는 제1 듀얼 헬리컬안테나에 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 탑로딩부를 포함하는 제1 탑로딩안테나와 연결되어 방사효율이 저하되는 것을 방지하여 안테나의 성능이 개선되는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제1 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제1 탑로딩부를 연결하여 형성되는 제1안테나부 및 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제2 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제2 탑로딩부를 연결하여 형성되는 제2안테나부 상호간에 커플링 결합에 의하여 제1 및 제2 안테나부를 형성하는 안테나 길이에 해당하는 주파수보다 높은 주파수대역에서 동작하기 때문에 특정주파수대역에서의 안테나 길이를 증가시켜 대역폭을 개선함으로써 방사효율이 향상된 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 복수개의 헬리컬방사체를 구비하여 커플링급전구조를 갖는 제1 듀얼 헬리컬안테나 및 상기 복수개의 헬리컬방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 제2공진필터와 상기 제2공진필터를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 제1 탑로딩안테나를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지하는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

아울러, e-CALL(emergency call) 주파수대역에서 동작되는 제1 모노폴안테나에 구비되는 제3공진필터에 의하여 e-CALL 주파수대역만을 통과시키는 대역통과필터(Band-Pass Filter)로 동작하고, FM방송 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제1 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제1 탑로딩부가 연결되어 형성되는 제1안테나부의 성능이 개선되며, 차량의 블랙박스를 사용할 경우에, 제1 모노폴안테나에 의하여 차량 충돌사고나 비상시의 상황에서 신속한 처리 및 예방을 위한 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제2 모노폴안테나에 형성되는 제4공진필터에 의하여 L-band 주파수대역은 통과시키고, e-CALL 주파수대역인 880~960MHz와. 유럽 GSM 셀룰러 대역인 1710~2170MHz의 주파수대역은 억제(차단)시켜서, 제2 모노폴안테나와 인접되는 제1 모노폴안테나 사이의 전자기파의 간섭현상을 방지할 수 있는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제2 듀얼 헬리컬안테나의 제3 및 제4 헬리컬방사체가 서로 마주보며 대향하여 배치됨으로써 전자기적으로 신호가 상호 커플링 결합되며 제5공진필터에 의하여 Band-Ⅲ 주파수대역을 통과시키고, 제1 듀얼 헬리컬안테나의 FM방송 주파수대역을 억제시키는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 제2 탑로딩안테나의 제6공진필터에 의하여 Band-Ⅲ의 주파수대역인 170MHz~240MHz 주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작함과 동시에, 상기 제1 모노폴안테나의 동작주파수인 e-call 주파수대역(880~960MHz. 1710~2170MHz) 및 상기 제2 모노폴안테나의 동작주파수인 L-band 주파수대역(1452~1492MHz)을 억제하는 대역저지필터로서 동작하여 Band-Ⅲ 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써, 제2 듀얼 헬리컬안테나와 제2 탑로딩안테나가 전기적으로 연결되어 형성되는 Band-Ⅲ 주파수대역으로 동작하는 안테나의 성능이 개선되는 차량용 다중대역안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역 안테나는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드의 상부면상에 장착되는 차량용 다중대역안테나에 있어서, 상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지는 제1 듀얼 헬리컬안테나와; 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 복수의 유전체기판 양면에 형성되는 제1 탑로딩안테나와; 상기 제1 탑로딩안테나부를 형성하는 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판에 형성되는 제1 및 제2 모노폴안테나와; 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 소정간격 이격된 채 평행하게 상기 메인보드의 타측에 형성되는 제2 듀얼 헬리컬안테나; 및 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 형성되는 상기 제1 탑로딩안테나의 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판의 양면에 형성되는 제2 탑로딩안테나; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역 안테나는, 상기 제1 탑로딩안테나부를 형성하는 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판에 형성되는 제1 및 제2 모노폴안테나와; 상기 메인보드의 타측 끝단부에 상기 메인보드의 상부면과 수평한 평행방향(제3방향)으로 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나의 전방부에 형성되어 장착되는 세라믹 원편파안테나; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역 안테나에서, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나는, 상기 메인보드의 급전회로에 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 제1 헬리컬방사체와; 상기 메인보드의 접지면에 전기적으로 연결되는 접지부를 구비하는 제2 헬리컬방사체; 및 상기 제1 및 제2 헬리컬방사체가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하는 구조로 형성되는 유전체기판;을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 및 제2헬리컬방사체는 각각 헬리컬도체가 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 메인 유전체기판을 관통하는 비아홀과 상기 메인 유전체기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역 안테나에서, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나는, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 소정간격 이격된 채 평행하게 상기 메인보드의 타측에 형성되며 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 동일형상으로 제3 헬리컬방사체와 제4 헬리컬방사체를 형성하여 상기 제3 및 제4 헬리컬방사체 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하는 구조로 형성되는 유전체기판;을 포함하여 이루어지고, 상기 제3 및 제4헬리컬방사체는 각각 헬리컬도체가 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 유전체기판을 관통하는 비아홀과 상기 유전체기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역 안테나에서, 상기 제1 탑로딩안테나는, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나에 구비되는 제1 및 제2 헬리컬방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상호간에 서로 커플링 결합되는 복수개의 탑로딩부를 구비하고, 상기 복수개의 탑로딩부는 각각 적어도 하나 이상의 공진필터와 상기 공진필터를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역 안테나에서, 상기 제2 탑로딩안테나는, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나에 구비되는 제3 및 제4 헬리컬방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상호간에 서로 커플링 결합되는 탑로딩부를 구비하고, 상기 탑로딩부는 각각 적어도 하나 이상의 공진필터와 상기 공진필터를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상의 PCB 기판에 형성되는 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)에 구비되는 상호간에 소정간격 이격되는 제1 및 제2 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링 결합하게 함으로써 주파수 대역별로 요구되는 안테나특성을 만족하면서 동시에 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는 전기장의 세기를 증가시켜 방사효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 커플링 급전구조를 갖는 복수개의 헬리컬방사체를 구비하는 제1 듀얼 헬리컬안테나에 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 탑로딩부를 포함하는 제1 탑로딩안테나와 연결되어 방사효율이 저하되는 것을 방지하여 안테나의 성능이 개선되는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제1 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제1 탑로딩부를 연결하여 형성되는 제1안테나부 및 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제2 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제2 탑로딩부를 연결하여 형성되는 제2안테나부 상호간에 커플링 결합에 의하여 제1 및 제2 안테나부를 형성하는 안테나 길이에 해당하는 주파수보다 높은 주파수대역에서 동작하기 때문에 특정주파수대역에서의 안테나 길이를 증가시켜 대역폭을 개선함으로써 방사효율이 향상된 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

또한, 복수개의 헬리컬방사체를 구비하여 커플링급전구조를 갖는 제1 듀얼 헬리컬안테나 및 상기 복수개의 헬리컬방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 제2공진필터와 상기 제2공진필터를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 제1 탑로딩안테나를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지하는 효과가 있다.

아울러, e-CALL(emergency call) 주파수대역에서 동작되는 제1 모노폴안테나에 구비되는 제3공진필터에 의하여 e-CALL 주파수대역만을 통과시키는 대역통과필터(Band-Pass Filter)로 동작하고, FM방송 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제1 헬리컬방사체와 제1 탑로딩안테나의 제1 탑로딩부가 연결되어 형성되는 제1안테나부의 성능이 개선되며, 차량의 블랙박스를 사용할 경우에, 제1 모노폴안테나에 의하여 차량 충돌사고나 비상시의 상황에서 신속한 처리 및 예방을 위한 효과가 있다.

본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제2 모노폴안테나에 형성되는 제4공진필터에 의하여 L-band 주파수대역은 통과시키고, e-CALL 주파수대역인 880~960MHz와. 유럽 GSM 셀룰러 대역인 1710~2170MHz의 주파수대역은 억제(차단)시켜서, 제2 모노폴안테나와 인접되는 제1 모노폴안테나 사이의 전자기파의 간섭현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제2 듀얼 헬리컬안테나의 제3 및 제4 헬리컬방사체가 서로 마주보며 대향하여 배치됨으로써 전자기적으로 신호가 상호 커플링 결합되며 제5공진필터에 의하여 Band-Ⅲ 주파수대역을 통과시키고, 제1 듀얼 헬리컬안테나의 FM방송 주파수대역을 억제시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제2 탑로딩안테나의 제6공진필터에 의하여 Band-Ⅲ의 주파수대역인 170MHz~240MHz 주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작함과 동시에, 상기 제1 모노폴안테나의 동작주파수인 e-call 주파수대역(880~960MHz. 1710~2170MHz) 및 상기 제2 모노폴안테나의 동작주파수인 L-band 주파수대역(1452~1492MHz)을 억제하는 대역저지필터로서 동작하여 Band-Ⅲ 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써, 제2 듀얼 헬리컬안테나와 제2 탑로딩안테나가 전기적으로 연결되어 형성되는 Band-Ⅲ 주파수대역으로 동작하는 안테나의 성능이 개선되는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나를 전체적인 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 평면도이다.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 좌측면도이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나에서 제1 듀얼 헬리컬안테나의 구체적인 구성도이다.
도 2c는 본 발명의 일실시예에서와 같이 커플링 결합구조를 갖는 제1 듀얼 헬리컬 안테나를 설계한 개략적인 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제1 탑로딩안테나를 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 제1 탑로딩안테나를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3c는 도 3b의 제1 탑로딩안테나에 구비되는 제1 및 제2 탑로딩부를 개략적으로 나타내기 위한 평면도이다.
도 3d는 도 3c의 제1 탑로딩부에 형성되는 대역통과필터를 나타내는 등가회로이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제1 모노폴 안테나에 대한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제2 모노폴 안테나에 대한 구성도이다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 우측면도이다.
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나에서 제2 듀얼 헬리컬안테나의 구체적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제2 탑로딩안테나에 대한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.

하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며 아울러 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 평면도이며, 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명이 실시되는 차량용 다중대역안테나(10)는 유선형의 돔형태로 형성되는 샤크핀커버(11)의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드(12)의 상부면상에 장착된다. 상기 차량용 다중대역안테나(10)는 3개의 방향 즉, 메인보드(12)의 상부방향(제1방향), 메인보드(12)의 길이방향(제2방향), 및 메인기판(12)과 수평한 평행방향(제3방향)으로 각각 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나(10)는, 제1의 주파수대역에서 동작하는 제1 듀얼 헬리컬안테나(100) 및 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)와 연결되는 제1 탑로딩안테나(200)와, 제2의 주파수대역에서 동작하는 제1 모노폴안테나(300)와, 제3의 주파수대역에서인 동작하는 제2 모노폴안테나(400)와, 제4의 주파수대역에서 동작하는 제2 듀얼 헬리컬안테나(500) 및 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)와 연결되는 제2 탑로딩안테나(600), 및 제5의 주파수대역에서 동작하는 세라믹 원?파안테나(700)를 포함한다.

보다 상세하게는, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)는, 상기 메인보드(12)의 일측 끝단부에서 상기 메인보드(12)의 상부방향(제1방향)으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 유전체기판 양면에 형성된다.

상기 제1 탑로딩안테나(200)는, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 상단부에 연결되고 상기 메인보드(12)의 상방에서 내측 길이방향(제2방향)으로 길게 복수의 유전체기판 각각의 양면에 전도성패턴과 LC칩소자로 이루어진 공진필터가 형성된다.

상기 제1 모노폴안테나(300)와 제2 모노폴안테나(400)는, 상기 제1 탑로딩안테나(200)를 형성하는 복수의 유전체기판 중 중심의 공통유전체기판(201) 양면에 모노폴 안테나패턴이 형성되어 상기 메인보드(12)의 중심선상에 위치하여 상부방향(제1방향)으로 수직하게 상기 메인보드(12)에 지지되어 형성된다.

상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)는, 상기 메인보드(12)의 타측부에서 상기 메인보드(12)의 상부방향(제1방향)으로 형성되며 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)와 동일한 형상으로 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 유전체기판 양면에 형성된다.

상기 제2 탑로딩안테나(600)는, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)의 상단부에 연결되고, 상기 제1 탑로딩안테나(200)를 형성하는 복수의 유전체기판 중 중심의 공통유전체기판(201)이 메인보드(12)의 상방에서 내측 길이방향(제2방향)로 길게 연장되어 양면에 상기 메인보드(12)의 길이방향(제2방향)으로 전도성패턴과 LC칩소자로 이루어진 공진필터가 형성된다.

상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)와 상기 제1 탑로딩안테나(200)가 연결되고, 상기 제1 모노폴안테나(300)와 제2 모노폴안테나(400) 및 상기 제2 탑로딩안테나(600)는 상기 제1 탑로딩안테나(200)가 형성되는 복수의 유전체기판 중 중심부의 공통유전체기판(201) 양면에 공통으로 형성되며, 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)와 제2 탑로딩안테나(600)가 연결된다.

상기 세라믹 원편파안테나(700)는, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)의 전방부에 상기 복수의 안테나들(100 ~ 600)과는 독립적으로 상기 메인보드(12)의 타측 끝단부에 상기 메인보드(12) 상부면과 수평한 평행방향(제3방향)으로 장착되어 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 다중대역안테나는, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)가 복수개의 헬리컬방사체(110, 120)를 각각 구비하여 복수개의 탑로딩부(200A,200B)를 구비하는 상기 제1 탑로딩안테나(200)와 연결되어 제1의 주파수대역으로 라디오방송인 FM방송 및 AM방송 주파수대역에서 동작하고, 상기 제1 모노폴안테나(300)는 독립적으로 제2의 주파수대역인 e-CALL(emergency call) 주파수대역에서 동작하며, 상기 제2 모노폴안테나(400) 역시도 독립적으로 제3의 주파수대역인 유럽DAB의 위성DMB 방송주파수인 L-band에서 동작하고, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)는 복수개의 헬리컬방사체(510, 520)를 각각 구비하여 상기 제2 탑로딩안테나(600)와 연결되어 제4의 주파수대역인 유럽DAB의 지상파DMB 방송주파수인 Band-Ⅲ 대역에서 동작하며, 상기 세라믹 원편파안테나(700)는 독립적으로 상기 메인보드(12)에 형성되어 제5의 주파수대역인 GPS(Global Positioning System) 및 GNSS(Global Navigation Satellite System) 주파수대역에서 각각 동작한다.

따라서, 후술되는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 좌측면도로서, 제1 듀얼 헬리컬안테나를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나에서 제1 듀얼 헬리컬안테나의 구체적인 구성도이며, 도 2c는 본 발명의 일실시예에서와 같이 커플링 결합구조를 갖는 제1 듀얼 헬리컬안테나를 설계한 개략적인 구성도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)는, 복수개의 헬리컬방사체(110,120)를 구비하여 메인보드(12)의 급전회로와 접지면에 각각 전기적으로 연결되고, 상기 메인보드(12)의 상부방향(제1방향)으로 형성되며, 복수개의 헬리컬방사체(110,120)가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하여 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)가 커플링 급전구조를 형성한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)가 형성되는 방향은 메인보드(12)에 구비된 접지면으로부터 전자기적 간섭을 줄이기 위하여 메인보드(12)를 기준으로 메인보드(12)의 외측 상부방향(제1방향)으로 소정각도의 기울기를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)에 구비되는 복수개의 헬리컬방사체(110,120)가 형성되는 방향과 상기 제1 탑로딩안테나(200)에 구비되는 복수개의 탑로딩부(200A,200B)가 형성되는 방향이 이루는 각도가 예각을 형성한다.

본 발명의 실시예에서는 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)가 제한된 공간을 벗어나지 않도록 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)가 형성되는 유전체기판(101)이 메인보드(12)를 기준으로 메인보드(12)의 외측 상부방향으로 95도 각도의 기울기를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)는 적어도 하나 이상의 LC칩소자로 이루어진 제1 및 제2공진필터(112, 122)를 구비하여 수신대역의 주파수는 통과시키고 그 이외의 주파수대역은 억제하여 간섭신호를 제거할 수 있다.

도 2b를 참조하면 도시된 바와 같이, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)는, 메인보드(12)의 급전회로에 전기적으로 연결되는 급전부(111)를 구비하는 제1 헬리컬방사체(110)와, 메인보드(12)의 접지면에 전기적으로 연결되는 단락부(121)를 구비하는 제2 헬리컬방사체(120), 및 상기 제1 헬리컬방사체(110)와 상기 제2 헬리컬방사체(120)가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 형성되는 유전체기판(101)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 헬리컬방사체(101)와 상기 제2 헬리컬방사체(102)는 각각 상기 유전체기판(101)을 관통하여 권회하는 코일형태의 헬리컬도체가 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 유전체기판(101)을 관통하는 비아홀(102)과 상기 유전체기판(101)의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴(103)으로 이루어진다.

본 발명에 따른 간접커플링 급전구조를 갖는 듀얼의 제1 및 제2 헬리컬방사체(110,120)의 헬리컬도체가 각각 메인보드(12)의 급전회로와 접지면에 전기적으로 연결된 채 표면에 각각 형성되는 지름이 15mm 이고 높이가 60mm인 두 개의 원통을 1mm간격으로 배치 구성하고, 또한, 상기 두 개의 헬리컬도체 길이는 접지면에 연결되는 헬리컬도체가 없을 경우에 각각 FM주파수대역의 중심주파수보다 낮은 74MHz에서 공진하도록 설계하였다. 74MHz에서 공진하는 두개의 방사체가 각각 메인보드(12)의 급전회로와 접지면에 전기적으로 연결되고 전자기적으로 결합하게 되면 98MHz에서 공진이 발생되며, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나(10)에 구비되는 헬리컬방사체(210,220)는 노멀모드 방식의 헬리컬도체에 비하여 제한된 공간 내에서 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역인 제1의 주파수대역으로 라디오방송인 FM방송, AM방송 주파수대역에서 동작된다.

또한, 상기 급전부(111)와 단락부(121) 사이에 연결되는 제1 헬리컬방사체(110)에 LC칩소자로 이루어진 제1-1공진필터(112)를 형성하여 AM방송 주파수대역(500KHz~1.7MHz)을 통과시키는 대역통과필터로서, FM방송 주파수대역(88MHz~108MHz)은 억제하는 대역저지필터로서 동작한다.

또한, 상기 단락부(121)에 연결되는 제2 헬리컬방사체(120)에 LC칩소자로 이루어진 제1-2공진필터(122)를 형성하여 FM방송 주파수대역(88MHz~108MHz)을 통과시키는 대역통과필터로 동작함과 동시에, AM방송 주파수대역(500KHz~1.7MHz)은 억제하는 대역저지필터로서 동작한다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나(10)의 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)는 PCB기판에 형성되며 상호간에 소정간격 이격되는 제1 및 제2 헬리컬방사체(110,120)를 형성하여, 상기 제1 및 제2 헬리컬방사체(110,120)가 상호간에 서로 커플링 결합하게 함으로써 주파수 대역별로 요구되는 안테나특성을 만족하면서 동시에 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 효과가 있다.

한편, 일반적인 노멀모드 방식의 헬리컬안테나에서는 나선 스프링 구조로 인하여 자기장이 서로 더해져 전기장에 비해 상대적으로 높은 밀도의 자기장이 형성되고 이로 인해서 방사효율이 저하되기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나(10)는 전기장의 세기를 증가시켜 방사효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 본 발명의 일실시예에서와 같이 커플링 급전구조를 갖는 복수개의 헬리컬방사체(110,120)를 구비하는 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)에 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 탑로딩부(200A,200B)를 포함하는 제1 탑로딩안테나(200)를 구비하여 방사효율이 저하되는 것을 방지하여 안테나의 성능이 개선된다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제1 탑로딩안테나를 나타내는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 제1 탑로딩안테나를 나타내는 개략적인 구성도이며, 도 3c는 도 3b의 제1 탑로딩안테나에 구비되는 탑로딩부를 개략적으로 나타내기 위한 평면도이고, 도 3d는 도 3c의 탑로딩부에 형성되는 제2공진필터를 나타내는 등가회로이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)가 동작하는 AM방송 및 FM방송 신호의 주파수대역과는 다른 주파수대역에서 동작하는 간섭신호를 제거하기 위하여 적어도 하나 이상의 제2공진필터(220)를 구비하고, 상기 제2공진필터(220)를 연결하는 전도성패턴(210) 및 상기 제1 탑로딩안테나(200)를 구성하는 각각의 탑로딩부(200A, 200B)가 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 헬리컬방사체(110,120)의 끝단에 대응되는 임피던스정합소자(230)를 각각 구비한다.

즉, 상기 제1 탑로딩안테나(200)는 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 제1 헬리컬방사체(110)의 끝단 연결패턴(113)과 전기적으로 연결되는 연결부(211)를 구비하는 제1 탑로딩부(200A)와, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 제2 헬리컬방사체(120)의 끝단 연결패턴(123)과 전기적으로 연결되는 연결부(221)를 구비하는 제2 탑로딩부(200B) 및 상기 제1 및 제2 탑로딩부(200A, 200B)의 상기 복수개의 전도성패턴(210)과 제2공진필터(220) 및 임피던스정합소자(230)가 유전체기판(201, 202, 203)의 양면에 각각 형성된다.

또한, 상기 제1 및 제2 탑로딩부(200A, 200B)에 형성되는 복수개의 전도성패턴(210)은 각각 상기 전도성패턴(210)이 안테나 방사체로서 동작되지 않도록 상기 안테나들 중에서 가장 높은 주파수대역인 상기 제1 모노폴안테나(300)가 동작하는 e-CALL(emergency call) 주파수대역 중 유럽 GSM의 동작주파수(1850 ~1990MHz) 대역의 λ/8 이하의 길이로 형성하는 것이 바람직하다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 탑로딩안테나(200)에 구비되는 복수개의 탑로딩부(200A,200B)는 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 복수개의 헬리컬방사체(110,120) 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상기 메인보드(12)의 내측 길이방향(제2방향)으로 형성되며 상호간에 서로 커플링 결합된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나는, 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)를 구성하는 유전체기판(101)의 양면에 각각 연결패턴(113)을 구비하여 상기 제1 헬리컬방사체(110)의 연결패턴(113)과 제1 탑로딩부(200A)의 연결부(211)가 전기적으로 연결되어 제1안테나부(도면부호 미기재)가 형성되며, 상기 제2 헬리컬방사체(120)를 구성하는 유전체기판(101)의 양면에 연결패턴(123)을 구비하여 상기 제2 헬리컬방사체(210)의 연결패턴(123)과 제2 탑로딩부(200B)의 연결부(221)가 전기적으로 연결되어 제2안테나부(도면부호 미기재)가 형성되어, 상기 제1안테나부와 상기 제2안테나부가 전체적으로 커플링 결합함으로써 커플링양에 의하여 AM방송 및 FM방송 주파수대역인 이중 주파수대역으로 동작하게 된다.

이때, 본 발명의 일실시예에서는 두 개의 주파수 중 상대적으로 높은 주파수인 FM방송 주파수대역에서 동작하게 설계 하였으며, 본 발명의 일실시예에서와 같이 제1 및 제2안테나부를 커플링에 의해서 결합한 안테나는 각각의 제1 및 제2안테나부를 형성하는 안테나 길이에 해당하는 주파수보다 높은 주파수대역에서 동작하기 때문에 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나는 특정주파수대역에서의 안테나 길이를 증가시켜 대역폭을 개선함으로써 방사효율이 향상된 방송안테나를 형성하게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 라디오 방송용 안테나인 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)와 상기 탑로딩안테나(200)가 연결되어 AM방송 주파수대역인 500KHz~1.7MHz와 FM방송 주파수 대역인 88MHz~108MHz의 이중주파수대역에서 동작하게 된다.

도 3b 및 도 3c의 도시된 제1 탑로딩안테나를 도 2b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일시시예에서 상기 제1 탑로딩안테나(200)를 구성하는 상기 유전체기판(201, 202, 203)은, 상기 제1 탑로딩부(200A)와 상기 제2 탑로딩부(200B)의 일부분이 상호간에 서로 커플링 결합하며 메인보드(1)의 길이방향(제2방향)으로 양면상에 각각 형성되는 공통유전체기판(201)과, 제한된 공간 내에서 안테나 전체의 크기를 줄이기 위하여 상기 공통유전체기판(201)의 양면상에 형성된 제1 탑로딩부(200A)와 제2 탑로딩부(200B)의 일부분을 제외한 각각의 나머지 부위가 상기 제1 탑로딩부(200A)와 제 2 탑로딩부(200B)의 일부분이 형성되는 방향과 반대방향으로 연속하여 일측면상에 형성되는 복수개의 유전체기판(202, 203)으로 이루어진다.

여기서, 상기 제1 탑로딩부(200A)와 상기 제 2 탑로딩부(200B)가 상기 공통 유전체기판(201)의 양면상에서 상호간에 서로 커플링 결합되는 길이 D를 조절하여 커플링양을 조절함으로써 방사효율을 조절한다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 탑로딩안테나(200)는 제한된 공간 내에서 안테나 전체의 크기를 줄이기 위하여 칩커패시터와 칩인덕터로 이루어진 적어도 하나 이상의 LC칩소자를 이용하여 제2공진필터(220)를 형성하고, 칩커패시터를 이용하여 임피던스정합소자(230)를 형성한다.

즉, 상기 제1 탑로딩안테나(200)에 구비되는 상기 복수개의 탑로딩부(200A, 200B)는 각각 적어도 하나 이상의 제2공진필터(220)를 구비하며, 상기 제2공진필터(220)를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴(210)을 포함하여 수신대역 이외의 주파수대역에서 동작하는 간섭신호를 제거할 수 있다.

도 3d는 상기 제1 및 제2 탑로딩부(200A, 200B)의 상기 복수개의 전도성패턴(210) 및 제2공진필터(220) 및 임피던스정합소자(230)가 연결되는 구성에 따른 등가회로를 나타낸 것이다.

이때, 상기 제2공진필터(220)는 간섭신호가 복수개일 경우에 다른 주파수대역에서 동작하는 간섭신호의 동작주파수에 일대일 대응되도록 복수개의 제2공진필터(220)를 직렬로 형성하거나, 본 발명에 따른 차량용 다중대역안테나가 동작하는 주파수대역만 통과되도록 108MHz 이하의 주파수대역만을 통과시키기 위하여 상기 제2공진필터(220)를 단일의 저역통과필터로 형성할 수 있다.

상기 제1 탑로딩안테나(200)는 양면에 다수개의 LC칩소자로 이루어진 제2공진필터(220)를 형성하여 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 동작주파수인 AM방송 주파수대역과 FM방송 주파수대역만을 통과시키는 대역통과필터로서 동작함과 동시에, 상기 제1 모노폴안테나(300)의 동작주파수인 e-CALL(emergency call) 주파수대역의 억제 및 상기 제2 모노폴안테나(400)의 동작주파수인 L-band 주파수대역을 억제하는 대역저지필터로서 동작한다.

따라서, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)와 상기 제1 탑로딩안테나(200)가 상호 연결되어 유럽 디지털 FM방송, AM방송 라디오 주파수대역인 유럽 디지털 AM방식(DRM30)과 유럽디지털 FM방식(DRM+)을 커버하는 주파수대역으로 동작한다.

또한, 상기 제1 탑로딩안테나(200)에 구비되는 상기 제2공진필터(220)에 의하여 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 제1 헬리컬방사체(110)와 제1 탑로딩안테나(200)의 제1 탑로딩부(200A)에 의하여 형성되는 제1안테나부와, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 제2 헬리컬방사체(120)와 제1 탑로딩안테나(200)의 제2 탑로딩부(200B)에 의하여 형성되는 제2안테나부가 전체적으로 커플링 결합되어 동작하는 이중주파수대역 중 상대적으로 고주파수대역인 FM방송 주파수대역에서의 방사효율이 개선되는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나(10)는, 복수개의 헬리컬방사체(110,120)를 구비하여 커플링급전구조를 갖는 제1 듀얼 헬리컬안테나(100) 및 상기 복수개의 헬리컬방사체(110,120) 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 제2공진필터(220)와 상기 제2공진필터(220)를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴(210)이 형성된 복수개의 탑로딩부(200A, 200B)를 구비하는 제1 탑로딩안테나(200)를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지하는 효과가 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제1 모노폴안테나에 대한 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 모노폴안테나(300)는 상기 제1 탑로딩안테나(200)의 공통유전체기판(201)에 형성되며, 상기 메인보드(12)의 중심선상에 위치하여 상부방향(제1방향)으로 수직하게 상기 메인보드(12)에 지지되어 상기 공통유전체기판(201) 양면에 모노폴안테나 패턴(310)과 적어도 하나 이상의 LC칩소자로 이루어진 제3공진필터(320)가 형성된다.

따라서, 제1 모노폴안테나(300)는 상기 e-CALL(emergency call) 주파수대역에서 동작되는 안테나로서, 상기 제3공진필터(320)는 e-CALL 주파수대역만을 통과시키는 대역통과필터(Band-Pass Filter)로 동작함과 동시에, 상기 제3공진필터(320)에 의하여 상기 FM방송 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 제1 헬리컬방사체(110)와 제1 탑로딩안테나(200)의 제1 탑로딩부(200A)가 전기적으로 연결되어 형성되는 제1안테나부의 성능이 개선된다.

한편, 상기 e-CALL 주파수는 E112로 명명되기도 하며 2015년부터 신차 승용차와 5톤 이하 트럭에 의무 장착 및 2033년까지 모든 EU 내의 차량에 e-CALL시스템 장착의무 법규 적용 로드맵을 작성하였으며, 이에 따라 제1 모노폴안테나(300)는 e-CALL(emergency call) 주파수대역인 880~960MHz 및 유럽 GSM(Global System for Mobile Communications) 셀룰러 네트워크를 이용하는 대역으로서의 1710~2170MHz에서 동작한다.

따라서, 상기 e-CALL 주파수대역에서 동작하는 상기 제1 모노폴안테나(300)는 차량의 블랙박스를 사용할 경우에, 차량 충돌사고나 비상시의 상황에서 신속한 처리 및 예방을 위한 안테나로서 동작한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제2 모노폴안테나에 대한 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제2 모노폴안테나(400)는 상기 제1 탑로딩안테나(200)의 공통유전체기판(201)에 형성되며, 상기 메인보드(12)의 중심선상에 위치하여 상부방향(제1방향)으로 수직하게 상기 메인보드(12)에 지지되어 상기 제1 모노폴안테나(300)와 인접 배치되어 상기 공통유전체기판(201) 양면에 모노폴 안테나패턴(410)과 LC칩소자로 이루어진 제4공진필터(420)가 형성된다.

따라서, 제2 모노폴안테나(400)는 상기 L-band 주파수대역에서 동작되는 안테나로서, 상기 제4공진필터(420)는 L-band 주파수대역만을 통과시키는 대역통과필터(Band-Pass Filter)로 동작함과 동시에, 상기 제4공진필터(420)는 상기 제2 모노폴안테나(400)와 인접하여 배치 형성되는 제1 모노폴안테나(300)의 동작주파수인 e-CALL 주파수대역을 억제하는 대역저지필터(Band-Rejection Filter)로 동작한다.

즉, 상기 제2 모노폴안테나(400)에 형성되는 제4공진필터(420)는 유럽 L-band 주파수대역 주파수대역인 452MHz~1492MHz는 통과시키고, 동시에 e-CALL 주파수대역인 880~960MHz와. 유럽 GSM 셀룰러 대역인 1710~2170MHz의 주파수대역은 억제(차단)시켜서, 제2 모노폴안테나(400)와 인접되는 제1 모노폴안테나(300) 사이의 전자기파의 간섭현상을 방지할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 우측면도이고, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나에서 제2 듀얼 헬리컬안테나의 구체적인 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)는 상기 제1 듀얼헬리컬안테나(100)와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 메인보드(12)의 타측부에서 상기 메인보드(12)의 상부방향(제1방향)으로 형성되어 후술되는 상기 제2 탑로딩안테나(600)와 연결되어 Band-Ⅲ 주파수대역인 170MHz~240MHz에서 동작한다.

즉, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)는, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)와 동일한 형상으로 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 유전체기판(501) 양면에 형성되며, 제3 헬리컬방사체(510)와 제4 헬리컬방사체(520) 및 상기 제3 및 제4 헬리컬방사체(510,520)가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 형성되는 유전체기판(501)을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 제3 헬리컬방사체(510)는 메인보드(12)의 급전회로와 연결되는 급전부(511)와 상기 제2 탑로딩안테나(600)의 급전부(611)와 연결되는 연결부(513)를 포함하여 도 2c에 도시된 바와 같이 헬리컬도체가 유전체기판(501)의 양면으로 권회되어 직각삼각형 구조로 형성된다.

또한 상기 제4 헬리컬방사체(520)는 메인보드(12)의 접지면과 연결되는 단락부(521)와 제2 탑로딩안테나(600)의 단락부(621)와 연결되는 연결부(523)를 포함하여 도 2c에 도시된 바와 같이 헬리컬도체가 유전체기판(501)의 양면으로 권회되어 직각삼각형 구조로 형성된다.

여기서, 상기 제3 헬리컬방사체(510)와 상기 제4 헬리컬방사체(520)는 각각 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)에 형성되는 제1 내지 제2 헬리컬방사체(110,120)의 구조와 동일하게 유전체기판(501)을 관통하여 권회하는 코일형태의 헬리컬도체가 나선구조를 갖도록 형성되며, 상기 유전체기판(501)을 관통하는 비아홀(미도시)과 상기 유전체기판(501)의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴(미도시)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 급전부(511)를 구비하는 제3 헬리컬방사체(510)에 LC칩소자로 이루어진 제5-1공진필터(512)를 형성하여 Band-Ⅲ 주파수대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작하며, 마찬가지로 상기 단락부(521)를 구비하는 제4 헬리컬방사체(520)에 LC칩소자로 이루어진 제5-2공진필터(522)를 형성하며 Band-Ⅲ 주파수대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작한다.

따라서, 상기 제3 헬리컬방사체(510)와 상기 제4 헬리컬방사체(520)가 서로 마주보며 대향하여 배치됨으로써 전자기적으로 신호가 상호 커플링 결합되며, 적어도 하나 이상의 LC칩소자로 이루어진 제5-1 및 제5-2공진필터(512,522)가 각각 상기 급전부(511)와 상기 단락부(521) 각각에 인접하게 형성되어 Band-Ⅲ 주파수대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작함과 동시에, 각각은 공통적으로 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나(100)의 FM방송 주파수대역을 억제하는 대역저지필터로 동작한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 다중대역안테나의 제2 탑로딩안테나에 대한 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제2 탑로딩안테나(600)는, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)의 상단부에 연결되고, 상기 제1 탑로딩안테나(200)를 형성하는 복수의 유전체기판 중 중심의 공통유전체기판(201)이 상기 메인보드(12)의 상방에서 내측 길이방향(제2방향)로 길게 연장되어 형성되는 공통유전체기판(201)의 길이방향 끝단부 양면에 상기 메인보드(12)의 길이방향(제2방향)으로 안테나 패턴이 형성된다.

상기 제2 탑로딩안테나(600)는 연결부(611)를 구비하여 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)의 제3 헬리컬방사체(510)에 구비되는 연결부(513)와 연결되며, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)의 제4 헬리컬방사체(520)에 구비되는 연결부(523)와 연결되는 연결부(612)를 구비하며, 전도성패턴(610) 및 적어도 하나 이상의 LC칩소자에 의한 제6공진필터(620)를 포함하여 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)와 연결됨으로써 Band-Ⅲ의 주파수대역인 170MHz~240MHz에서 동작한다.

한편, 상기 제6공진필터(620)에 의하여 Band-Ⅲ의 주파수대역인 170MHz~240MHz 주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터로서 동작함과 동시에, 상기 제1 모노폴안테나(300)의 동작주파수인 e-call 주파수대역(880~960MHz. 1710~2170MHz) 및 상기 제2 모노폴안테나(400)의 동작주파수인 L-band 주파수대역(1452~1492MHz)을 억제하는 대역저지필터로서 동작한다.

따라서, 상기 제6공진필터(620)는 Band-Ⅲ 주파수대역의 성능 열화를 방지함으로써, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)와 제2 탑로딩안테나(600)가 전기적으로 연결되어 형성되는 Band-Ⅲ 주파수대역으로 동작하는 안테나의 성능이 개선되는 효과가 있다.

한편, 상기 제2 모노폴안테나(400)와 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500) 및 상기 제2 탑로딩안테나(600)가 상호 커플링 결합되어 European DAB(Digital Audio Broadcasting) 즉 Band-Ⅲ(지상파 DMB)인 170~240MHz 대역과 L-band 대역(위성 DMB)인 1452~1492MHz 대역을 커버하는 안테나로서 동작한다. 즉, 유럽의 Eureka-147 기반의 DAB인 Band-Ⅲ인 170~240MHz 주파수대역과 DAB+인 L-Band인 1452~1492MHz 주파수대역에서 동작하는 안테나이다.

한편, 상기 세라믹 원편파안테나(700)는, 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나(500)의 전방부에 형성되며, 상기 복수의 안테나들(100 ~ 600)과는 독립적으로 상기 메인보드(12)의 타측 끝단부에 상기 메인보드(12)의 상부면과 수평한 평행방향(제3방향)으로 장착되어 형성된다.

한편, 상기 세라믹 원편파안테나(700)는, 메인접지부 이외의 확장접지부를 구비하여 상기 메인보드(12)에 형성된 접지면과 전기적으로 연결되어 상기 메인접지부와의 상호 작용에 의하여, 상기 세라믹 원편파안테나(700)와 접지면 사이에 발생하는 널 포인트를 감소시켜서 GPS(Global Positioning System) 및 GNSS(Global Navigation Satellite System) 주파수대역에서 방사효율이 개선된 안테나로서 동작한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 세라믹 원편파안테나(700)의 유전체는 유전율이 15이고 높이가 4mm인 세라믹으로 구성되어 있으며, 일반적인 세라믹 유전체의 유전율인 4.0 ~ 110 사이의 값을 갖는 다양한 세라믹으로 형성할 수 있으며, 세라믹 유전체는 일반적인 유전체 물질에 비하여 유전율이 매우 높고 다양하며 온도변화에 따른 안정도가 매우 높아 경량화, 소형화에 적합한 특징이 있다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

10 : 차량용 디중대역안테나 11 : 샤크핀커버
12 : 메인보드 100 : 제1 듀얼 헬리컬안테나
101, 501 : 유전체기판 102 : 비아홀
103 : 전도성 라인패턴 110, 120 : 제1, 제2 헬리컬방사체
111, 211, 511 611 : 급전부 121, 222, 521, 621 : 단락부
112 : 제1-1공진필터 122 : 제1-2공진필터
113, 123 : 연결패턴 200 : 제1 탑로딩안테나
200A, 200B : 제1, 제2 탑로딩부 201 : 공통유전체기판
202 : 유전체기판 203 : 유전체기판
210, 610 : 전도성패턴 220 : 제2공진필터
230 : 임피던스 정합소자 300 : 제1 모노폴안테나
310 : 모노폴안테나 패턴 320 : 제3공진필터
400 : 제2 모노폴안테나 410 : 모노폴안테나 패턴
420 : 제4공진필터 500 : 제2 듀얼 헬리컬안테나
510, 520 : 제3. 제4 헬리컬방사체
512 : 제5-1공진필터 522 : 제5-2공진필터
513, 523 : 연결부 600 : 제2 탑로딩안테나
620 : 제6공진필터 700 : 세라믹 원편파안테나

Claims

유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 다중대역안테나의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드의 상부면상에 장착되는 차량용 다중대역안테나에 있어서,
상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지는 제1 듀얼 헬리컬안테나와;
상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 복수의 유전체기판 양면에 형성되는 제1 탑로딩안테나와;
상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 소정간격 이격된 채 평행하게 상기 메인보드의 타측에 형성되는 제2 듀얼 헬리컬안테나와; 및
상기 제2 듀얼 헬리컬안테나의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 형성되는 상기 제1 탑로딩안테나의 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판의 양면에 형성되는 제2 탑로딩안테나; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 탑로딩안테나부를 형성하는 복수의 유전체기판 중 어느 한 유전체기판에 형성되는 제1 및 제2 모노폴안테나와;
상기 메인보드의 타측 끝단부에 상기 메인보드의 상부면과 수평한 평행방향(제3방향)으로 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나의 전방부에 형성되어 장착되는 세라믹 원편파안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나는,
상기 메인보드의 급전회로에 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 제1 헬리컬방사체와;
상기 메인보드의 접지면에 전기적으로 연결되는 접지부를 구비하는 제2 헬리컬방사체; 및
상기 제1 및 제2 헬리컬방사체가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하는 구조로 형성되는 유전체기판;을 포함하여 이루어지고,
상기 제1 및 제2헬리컬방사체는 각각 헬리컬도체가 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 메인 유전체기판을 관통하는 비아홀과 상기 메인 유전체기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나는,
상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 소정간격 이격된 채 평행하게 상기 메인보드의 타측에 형성되며 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나와 동일형상으로 제3 헬리컬방사체와 제4 헬리컬방사체를 형성하여 상기 제3 및 제4 헬리컬방사체 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하는 구조로 형성되는 유전체기판;을 포함하여 이루어지고,
상기 제3 및 제4헬리컬방사체는 각각 헬리컬도체가 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 유전체기판을 관통하는 비아홀과 상기 유전체기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 탑로딩안테나는,
상기 제1 듀얼 헬리컬안테나에 구비되는 제1 및 제2 헬리컬방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상호간에 서로 커플링 결합되는 복수개의 탑로딩부를 구비하고,
상기 복수개의 탑로딩부는 각각 적어도 하나 이상의 공진필터와 상기 공진필터를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 4에 있어서, 상기 제2 탑로딩안테나는,
상기 제2 듀얼 헬리컬안테나에 구비되는 제3 및 제4 헬리컬방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상호간에 서로 커플링 결합되는 탑로딩부를 구비하고,
상기 탑로딩부는 각각 적어도 하나 이상의 공진필터와 상기 공진필터를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 6에 있어서, 상기 제1 및 제2 탑로딩부에 형성되는 복수개의 전도성패턴은,
각각 상기 제1 모노폴안테나가 동작하는 주파수대역의 λ/8 이하의 길이로 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 5에 있어서, 상기 제1 탑로딩안테나는,
상기 복수개의 탑로딩부를 구성하는 제 1 탑로딩부 및 제 2 탑로딩부가 표면상에 형성되는 유전체기판을 포함하고,
상기 유전체기판은, 상기 제 1 탑로딩부와 상기 제 2 탑로딩부의 일부분이 상호간에 서로 커플링 결합하며 양면상에 각각 형성되는 공통유전체기판, 및 상기 공통 유전체기판의 양면상에 형성된 제 1 탑로딩부와 제 2 탑로딩부의 일부분을 제외한 각각의 나머지 부위가 상기 제 1 탑로딩부와 제 2 탑로딩부의 일부분으로부터 연속하여 일측면상에 형성되는 복수개의 유전체기판으로 이루어져 전체적으로 미앤더라인 형상을 갖도록 구불구불하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 5에 있어서, 상기 제1 탑로딩안테나는,
상기 각각의 탑로딩부를 구성하는 상기 적어도 하나 이상의 공진필터가 간섭신호를 제거하는 공진필터이며,
상기 각각의 탑로딩부가 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 헬리컬방사체의 끝단에 대응되어 형성되는 임피던스정합소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 8에 있어서,
상기 공통유전체기판의 양면상에 형성되는 상기 제1 탑로딩부와 상기 제2 탑로딩부 상호간에 커플링 결합되는 이격거리를 조절하여 커플링량을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 상기 급전부와 상기 단락부 각각에는 LC소자에 의한 공진필터가 형성하며,
상기 급전부와 단락부 사이에 연결되는 공진필터에 의하여 AM방송 주파수대역은 통과시키고 FM방송 주파수대역은 억제시키며,
상기 단락부에 연결되는 공진필터에 의하여 FM방송 주파수대역은 통과시키고 AM방송 주파수대역은 억제시키는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 4에 있어서, 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나의 상기 급전부와 상기 단락부 각각에는 LC소자에 의한 공진필터가 형성되며,
상기 공진필터는 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나가 동작하는 Band-Ⅲ 주파수대역은 통과시키고 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 동작주파수인 FM방송 주파수대역은 억제시키는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제1 헬리컬방사체와 상기 제1 탑로딩안테나의 제1 탑로딩부가 전기적으로 연결되어 형성되는 제1안테나부와,
상기 제1 듀얼 헬리컬안테나의 제2 헬리컬방사체와 상기 제1 탑로딩안테나의 제2 탑로딩부 전기적으로 연결되어 형성되는 제2안테나부, 및
상기 제1안테나부와 상기 제2안테나부가 전체적으로 커플링 결합되어 AM방송 및 FM방송 주파수대역인 이중 주파수대역으로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 탑로딩안테나에는 연결부를 구비하여 메인기판의 급전부와 연결되는 제2 듀얼 헬리컬안테나의 제3 헬리컬방사체와 연결되고, 상기 제2 탑로딩안테나에는 연결부를 구비하여 메인기판의 접지부와 연결되는 제2 듀얼 헬리컬안테나의 제4 헬리컬방사체와 연결되어 Band-Ⅲ 주파수대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 탑로딩안테나에 형성되는 공진필터에 의하여 제1 듀얼 헬리컬안테나의 동작주파수인 AM방송 주파수대역과 FM방송 주파수대역은 통과시키고, 상기 제1 및 제2 모노폴안테나의 동작주파수는 억제시키는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 14에 있어서,
상기 제2 탑로딩부에 구비되는 공진필터는, Band-Ⅲ 주파수대역은 통과시키고, 상기 제1 모노폴안테나의 동작주파수인 e-call 주파수 대역 및 상기 제2 모노폴안테나의 동작주파수인 L-band 주파수대역은 억제시키는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 탑로딩안테나부의 유전체기판에 형성되는 제1 모노폴안테나는, 상기 메인보드의 중심선상에 위치하여 상부방향으로 수직하게 상기 메인보드에 지지되어 상기 유전체기판 양면에 형성되는 모노폴안테나 패턴 및 적어도 하나 이상의 LC칩소자로 이루어져 형성되는 공진필터를 포함하여 e-call 주파수 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 17에 있어서,
상기 제1 모노폴안테나에 형성되는 공진필터는 상기 제1 모노폴안테나가 동작하는 e-call 주파수대역만을 통과시키어 상기 제1 듀얼 헬리컬안테나가 동작하는 주파수대역의 성능 열화를 방지하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 탑로딩안테나부의 유전체기판에 형성되는 제2 모노폴안테나는, 상기 메인보드의 중심선상에 위치하여 상부방향으로 수직하게 상기 메인보드에 지지되어 상기 제1 모노폴안테나와 인접되게 상기 유전체기판 양면에 형성되는 모노폴안테나 패턴 및 LC칩소자로 이루어져 형성되는 공진필터를 포함하여 L-band 주파수대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 19에 있어서,
상기 제2 모노폴안테나에 형성되는 공진필터는 상기 제2 모노폴안테나가 동작하는 주파수대역만을 통과시키고, 상기 제2 모노폴안테나와 인접되어 형성되는 상기 제1 모노폴안테나의 동작주파수는 억제시키어 상호간의 전자기파 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.
청구항 19에 있어서,
상기 제2 모노폴안테나와 상기 제2 듀얼 헬리컬안테나 및 상기 제2 탑로딩안테나가 상호 커플링 결합되어 European DAB(Digital Audio Broadcasting) 즉 Band-Ⅲ(지상파 DMB)인 170~240MHz 대역과 L-band 대역(위성 DMB)인 1452~1492MHz 대역을 커버하는 안테나로서 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 다중대역안테나.