KR20180042744A - 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템 - Google Patents

차량용 모듈 통합형 안테나 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템에 관한 것으로, 차량의 루프 외부에 장착된 안테나 하우징의 내부에 구비되는 모듈 통합형 안테나 유닛, 및 디지털 케이블을 통해 상기 모듈 통합형 안테나 유닛과 연결되는 헤드 유닛을 포함하고; 상기 모듈 통합형 안테나 유닛은 AM 및 FM 수신 안테나, GPS 수신 안테나 및 통신용 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 안테나 모듈, 상기 안테나 모듈에서 전송되는 무선신호를 처리 가공하여 디지털 신호로 변환하는 하나 이상의 처리 모듈 -AM/FM 튜너, GPS 모듈 또는 통신용 모뎀일 수 있음-, 및 상기 하나 이상의 처리 모듈로부터 수신하는 상기 디지털 신호를 상기 디지털 케이블을 통해 상기 헤드 유닛으로 전달하는 CPU를 포함할 수 있다.

Description

차량용 모듈 통합형 안테나 시스템{Module Integrated Antenna System For Vehicle}
본 발명은 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 및 모뎀을 통합하여 하나의 안테나 시스템으로 구성한 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템이다.
차량용 통신기술이 발달함에 따라 AM/FM 등의 라디오 주파수 신호는 물론이며, DMB, GPS, 이동통신과 같은 다양한 무선통신 서비스를 차량에서 지원하기 위한 차량용 안테나에 대한 관심이 높아지고 있다.
차량용 안테나는 DMB나 GPS 대역의 신호를 수신할 수 있도록 외장 안테나 형태로 제공되고, 특히 최근에는 공기 저항 등을 고려하여 실질적으로 샤크 핀(Shark fin) 형태의 하우징 몸체를 가진 외장 안테나가 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 차량용 안테나 시스템에서 샤크 핀 안테나 유닛과 헤드 유닛의 위치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 신호를 수신하기 위한 샤크 핀 안테나 유닛(10)은 차량의 루프 외부에 있어 뒷유리와 가까운 부분에 장착되고, 이렇게 수신된 신호는 약 5미터 내외의 길이를 갖는 동축케이블(20)을 이용하여 헤드 유닛(30)으로 전달된다. 헤드 유닛(30)은 수신한 신호를 처리하는 기능을 수신한다.
도 2는 종래의 차량용 안테나 시스템을 좀 더 상세히 설명한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 샤크 핀 안테나 유닛(10)이 AM/FM, GPS 및 LTE 용 무선 신호를 수신할 수 있는 복합 안테나인 경우, 각각의 무선신호를 수신하는 안테나는 각 안테나가 수신한 신호를 헤드 유닛(30)으로 전달하기 위하여 복수 개의 동축케이블(20)을 사용하게 된다. 헤드 유닛(30)은 AM/FM 튜너(31), GPS 모듈(32), LTE 모뎀(33) 등을 구비하고 안테나를 통해 들어온 무선 신호를 처리하고 처리한 디지털 데이터를 CPU(34)에 전송하고, CPU는 이를 스피커(40)나 비디오 재생 장치(50)로 송출할 수 있다.
그런데 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 종래의 차량용 안테나 시스템은 안테나를 통해 수신된 무선신호를 헤드 유닛(30)으로 복수 개의 무거운 동축 케이블을 사용하게 된다. 이로 인하여 동축 케이블의 긴 길이에 따른 무선 신호의 손실이 발생할 수 있고, 차량 내부에서 발생하는 다양한 RF 주파수 노이즈에 의한 간섭도 발생할 수 있다. 또한, 무거운 동축 케이블을 다수 개 사용함으로써 차량 전체의 무게를 증가시키는 요인이 될 수 있다.
본 발명은 차량용 안테나와 카오디오 기기 사이를 연결하는 동축케이블에서 발생하는 케이블 손실을 방지하고 방송신호의 수신감도를 개선할 수 있는 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템은 차량의 루프 외부에 장착된 안테나 하우징의 내부에 구비되는 모듈 통합형 안테나 유닛; 및 디지털 케이블을 통해 상기 모듈 통합형 안테나 유닛과 연결되는 헤드 유닛을 포함하고, 상기 모듈 통합형 안테나 유닛은 AM 및 FM 수신 안테나, GPS 수신 안테나 및 통신용 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 안테나 모듈, 상기 안테나 모듈에서 전송되는 무선신호를 처리 가공하여 디지털 신호로 변환하는 하나 이상의 처리 모듈 -AM/FM 튜너, GPS 모듈 또는 통신용 모뎀일 수 있음-, 및 상기 하나 이상의 처리 모듈로부터 수신하는 상기 디지털 신호를 상기 디지털 케이블을 통해 상기 헤드 유닛으로 전달하는 CPU를 포함할 수 있다.
그리고 상기 헤드 유닛은 상기 디지털 케이블을 통해 상기 안테나로부터의 디지털 신호를 수신하고, 수신된 디지털 신호를 이용하여 스피커 또는 디스플레이를 제어하도록 구성될 수 있고, 상기 통신용 모듈은 LTE 모듈, WCDMA 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, NFC 모듈, 및 DMB 모듈 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 디지털 케이블은 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블로 구성될 수 있다.
본 발명은 차량용 안테나 유닛에 무선 신호의 처리 기능이 통합되도록 구성함으로써 안테나 유닛 및 헤드 유닛을 연결하는 케이블의 라인 수를 줄일 수 있고, 무선 신호의 수신 감도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 종래의 동축케이블을 디지털 케이블로 대체함으로써 동축 케이블에서 발생할 수 있었던 신호의 손실을 줄일 수 있고, 케이블의 무게를 절감함으로써 차량의 중량 감소 및 원가 절감을 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 안테나 시스템에서 샤크 핀 안테나 유닛과 헤드 유닛의 위치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 차량용 안테나 시스템을 좀 더 상세히 설명한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템의 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 유닛의 AM/FM 수신부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 유닛의 GPS 수신부의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템의 구성 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템은 차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100), 디지털 케이블(200) 및 헤드 유닛(300)을 포함한다.
차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)은 종래의 차량용 안테나의 안테나 모듈(11)에 각 안테나에서 수신한 무선 신호를 처리하는 AM/FM 튜너(31), GPS 모듈(32), LTE 모뎀(33)과 CPU(36)를 포함할 수 있다. 즉, 종래에는 헤드 유닛에 있던 많은 기능들이 차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)에 구성되게 된다. 즉, 본 발명은 차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)이 무선 신호를 처리할 수 있는 모듈들을 포함하도록 구성됨으로써, 차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)과 헤드 유닛(300)을 연결하는 케이블의 라인 수를 줄일 수 있고, 무선 신호의 수신 감도 저하를 방지할 수 있다.
도 3에서, 차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)은 통신 모듈로서 LTE를 일 예로 도시하였으나 LTE 이외의 다른 통신 모듈도 사용할 수 있다. 예를 들면, WCDMA 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, NFC 모듈, DMB 모듈을 포함하여 다양한 통신 방식을 지원할 수 있다. LTE 모듈은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, LTE 모뎀(33)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 차량의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 통신모듈을 구성하는 복수의 모듈 중에서 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)의 안테나 모듈(11)은 차량용 인터넷, TV 수신, 네비게이션 시스템, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등과 같은 차량에서 제공되는 다양한 무선 서비스를 위한 신호를 수신하도록 구성된다. 안테나 모듈(11)에서 수신된 무선신호는 종래에는 동축 케이블을 이용하여 헤드 유닛으로 전송되었으나 본 발명에 의하면 PCB상의 패턴 또는 짧은 길이의 구리선을 이용하여 각각의 무선신호를 처리하기 위한 모듈(31, 32, 33)로 전송된다. 각각의 무선신호를 처리하는 모듈(31, 32, 33)은 각 무선신호를 처리 가공하여 디지털 신호로 변환하여 CPU(36)로 전달한다. CPU(36)는 이러한 신호는 디지털 케이블(200)을 이용하여 헤드 유닛(300)으로 전달한다. 디지털 케이블은 디지털 형태의 신호를 전송하는 케이블로 구성되며, 예컨대 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블로 구성될 수 있다. 디지털 케이블(200)에서는 디지털 신호가 전달될 수 있는데 이때 사용할 수 있는 프로토콜로는 이더넷, CAN(Car Area Network) 통신 등이 있다.
헤드 유닛(300)은 디지털 케이블(200)을 통해 차량용 모듈 통합형 안테나 유닛(100)으로부터 디지털 신호를 수신하고, 수신된 디지털 신호를 이용하여 스피커(40) 또는 비디오 재생 장치(50)를 제어하도록 구성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 유닛의 AM/FM 수신부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, AM/FM 수신부(110)는 AM/FM 신호를 수신하며, AM/FM 안테나(111), AM/FM 고전압보호부(112), AM 입력 필터(113), FM 입력 필터(114), AM 증폭기(115), FM 증폭기(116), AM 출력 필터(117), FM 감쇠기(118) 및 FM 출력필터(119)를 포함할 수 있다. 여기서, AM 신호의 주파수 대역은 530 ~ 1710kHz일 수 있다. 또한, FM 신호의 주파수 대역은 88 ~ 108MHz일 수 있고, 공진 주파수는 98MHz일 수 있다.
AM/FM 안테나(111)는 AM/FM 신호를 수신할 수 있고, 이를 위해 FM 주파수 대역과 동일한 주파수 대역의 동일한 안테나를 사용할 수 있고, AM/FM 고전압보호부(surge protector; 112)는 AM/FM 수신부(110)가 고전압에 의해 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
AM 입력 필터(113)는 수신된 AM/FM 신호에서 잡음을 제거하고, AM 신호만을 필터링할 수 있고, FM 입력 필터(114)는 수신된 AM/FM 신호에서 잡음을 제거하고, FM 신호만을 필터링할 수 있다. 따라서, AM 입력 필터(113)와, FM 입력 필터(114)로 인하여 원하지 않는 신호에 대한 간섭을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
AM 증폭기(115)는 AM 입력 필터(113)에서 필터링된 AM 신호를 증폭할 수 있고, FM 증폭기(116)는 후술할 자동이득제어부(Automatic Gain Control; AGC, 160)의 제어하에 FM 입력 필터(114)에서 필터링된 FM 신호를 증폭할 수 있다.
AM 출력 필터(117)는 AM 증폭기에서 증폭된 AM 신호에서 노이즈를 제거할 수 있고, FM 감쇠기(118)는 FM 증폭기(116)에서 증폭된 FM 신호의 세기를 감소시킬 수 있으며, FM 출력필터(119)는 감쇠기(118)에서 출력되는 FM 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 유닛의 GPS 수신부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, GPS 수신부(130)는 GPS 신호를 수신할 수 있고, GPS 안테나(131), GPS 고전압보호부(132), GPS 입력 필터(133), GPS 증폭기(134) 및 GPS 출력 필터(135)를 포함할 수 있다. 여기서, GPS 신호의 주파수 대역은 1574.4~ 1576.4 MHz일 수 있다.
GPS 안테나(131)는 GPS 신호를 수신할 수 있고, GPS 고전압보호부(132)는 GPS 수신부(130)의 고전압에 의한 손상을 방지할 수 있다.
GPS 입력 필터(133)는 수신된 GPS 신호에서 노이즈를 제거할 수 있고, GPS 증폭기(134)는 GPS 입력 필터(133)에서 필터링된 GPS 신호를 증폭할 수 있고, GPS 출력 필터(135)는 GPS 증폭기(134)에서 출력되는 GPS 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 모듈 통합형 차량용 안테나가 무선신호를 처리하는 처리 유닛을 포함하도록 구성됨으로써, 모듈 통합형 차량용 안테나 유닛과 헤드 유닛를 연결하는 케이블의 라인 수를 줄일 수 있고, 방송신호의 수신 감도 저하를 방지할 수 있다. 또한, 종래의 동축케이블을 사용하는 시스템에서는 100Mhz대의 고주파신호가 동축케이블로 흐르기 때문에 신호의 손실이 발생하지만, 본 발명은 동축케이블을 디지털 케이블로 대체함으로써, 신호의 손실을 줄일 수 있으며 케이블의 무게 절감에 따른 차량 중량 감소 및 원가 절감을 기대할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
31: AM/FM 튜너
32: GPS 모듈
33: LTE 모뎀
40: 스피커
50: 비디오 재생 장치
100: 모듈 통합형 안테나 유닛
200: 디지털 케이블
300: 본 발명에 따른 헤드 유닛

Claims (4)

  1. 차량의 루프 외부에 장착된 안테나 하우징의 내부에 구비되는 모듈 통합형 안테나 유닛; 및
    디지털 케이블을 통해 상기 모듈 통합형 안테나 유닛과 연결되는 헤드 유닛을 포함하고;
    상기 모듈 통합형 안테나 유닛은,
    AM 및 FM 수신 안테나, GPS 수신 안테나 및 통신용 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 안테나 모듈;
    상기 안테나 모듈에서 전송되는 무선신호를 처리 가공하여 디지털 신호로 변환하는 하나 이상의 처리 모듈 -AM/FM 튜너, GPS 모듈 또는 통신용 모뎀일 수 있음-; 및
    상기 하나 이상의 처리 모듈로부터 수신하는 상기 디지털 신호를 상기 디지털 케이블을 통해 상기 헤드 유닛으로 전달하는 CPU;를 포함하는,
    차량용 모듈 통합형 안테나 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 유닛은
    상기 디지털 케이블을 통해 상기 모듈 통합형 안테나 유닛으로부터의 디지털 신호를 수신하고, 수신된 디지털 신호를 이용하여 스피커 또는 디스플레이를 제어하도록 구성된,
    차량용 모듈 통합형 안테나 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신용 모듈은
    LTE 모듈, WCDMA 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, NFC 모듈, 및 DMB 모듈 중 어느 하나인 차량용 모듈 통합형 안테나 안테나 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 케이블은 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블로 구성되는 차량용 모듈 통합형 안테나 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102181538B1 (ko) * 2020-05-06 2020-11-20 주식회사 알에프투디지털 광대역 튜너 및 sdr 모듈을 이용한 차량용 라디오 시스템

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