KR20210157942A - 통합 샥스핀 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 각 대역별 안테나 또는 저잡음 프리엠프로부터 출력된 신호를 상호 대역에 영향을 주지 않고 최소 손실로 합치거나 분리하는 멀티플렉서(multiplxer; MUX)를 사용함으로써, AM/FM, T-DMB, LTE, GNSS, ETC 기능이 모두 합체된 복합 송수신 안테나를 제공한다. 그 결과, 본 발명은 ETC 전용 케이블 1개와, AM/FM, DMB, GNSS, LTE를 통합한 멀티플렉서( multiplexer ) 전용 케이블 1개, 전원케이블 1개 등, 총 3개의 케이블로 구현되는 AM/FM, T-DMB, LTE, GNSS, ETC 기능이 모두 합체된 복합 송수신 안테나를 제공한다.

Description

통합 샥스핀 안테나 {INTEGRATED SHARK'S FIN ANTENNA}

본 발명은 차량용 안테나에 관한 것으로서, 특히 차량용 샥스핀 안테나( Shark/s Fin Antenna )에 관한 것이다.

종래의 차량용 통신은 AM 및 FM과 같은 라디오 주파수 신호를 수신하는 것이일반적이었다. 기존의 AM 및 FM 대역의 신호 수신을 위해 차량의 윈도우의 열선에 안테나 기능이 내장된 글래스 안테나가 주로 사용되었다.

이와 같은 내장 형태의 글래스 안테나 이외에도, λ/4 길이의 수직 도선을 동축케이블에 접속하고 차체를 접지로 사용하는 휩 안테나 및 막대형 폴 안테나 등의 외장형 안테나가 사용되었다. 도1은 종래기술에 따른 휩 안테나와 마이크로폴 안테나를 나타낸 도면이다.

최근들어, 통신 기술의 발달로 인해 AM/FM 신호 이외에도 DMB, GPS, 이동통신과 같은 다양한 형태의 통신이 차량을 통해 지원됨에 따라 차량용 안테나의 형태도 발전되고 있다. 즉, 기존의 글래스 안테나만으로는 DMB 나 GPS 대역의 신호를 수신할 수 없기 때문에, 주로 외장형 안테나를 통해 DBM나 GPS 대역의 신호를 수신하고 있다.

최근 가장 범용적으로 사용되는 차량용 외장 안테나는 상어 지느러미 형상을 가진 안테나( 이하, '샥스핀 안테나'라 칭함 )이다. 도2는 종래기술에 따른 차량용 샥스핀 안테나의 구조를 나타낸 도면이다.

도2를 참조하면, 종래기술은 케이스(11), 베이스(12), 인쇄회로기판(13), 칩안테나(14) 및 헬리컬 안테나(15)를 포함하고 있으며, 케이스(11)는 하부가 개방된 상어 지느러미 형상을 하고 있으며, 내부가 비어 있어 인쇄회로기판(13), 칩 안테나(14) 및 헬리컬 안테나(15)가 담겨 있다.

또한, 칩 안테나(14)는 GPS나 CDMA 신호를 수신하며, 헬리컬 안테나(15)는 DMB 신호를 수신한다. 칩 안테나(14)와 헬리컬 안테나(15)는 각각 인쇄회로기판(13)에 전기적으로 연결되어 있으며, 인쇄회로기판(13)에는 도전성 패턴이 형성되어 있어 각 안테나에서 수신한 GPS나 CDMA 신호, DMB 신호를 수신기에 연결된 동축케이블로 전달한다.

종래기술에 따른 마이크로 폴안테나는 AM/FM 기능이 있고 성능이 비교적 우수하지만, 안테나의 높이가 높아(약 200mm), RV 차량에 주로 적용되며, 차량의 미려한 외관을 손상시켜 준중형, 중형, 대형 승용차 등 대다수의 차량에 장착할 수 없는 문제가 있다.

한편, 종래기술에 따른 샥스핀 안테나의 경우, AM/FM, T-DMB, GPS, LTE 기능이 있는 안테나가 제안되었으나, ETC 기능이 없고 AM/FM 성능문제가 발생하고 있다. 또한, 종래기술에 따라 AM/FM, TDMB, GNSS, LTE, ETC 기능을 모두 탑재할 경우, 각각에 대응해서 총5개의 케이블이 필요하므로 결국 회로가 복잡해 지고, 제조원가가 상승하는 문제가 있다.

1. 대한민국 특허 제843,150호. 2. 대한민국 특허 제1,182,106호. 3. 대한민국 특허 제1,129,096호. 4. 대한민국 특허 제1,192,298호.

본 발명의 제1 목적은 AM/FM, TDMB, GNSS, LTE, ETC 송수신 기능을 모두 탑재 차량용 안테나를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 연결 케이블의 숫자를 최소화할 수 있는 탑재 차량용 안테나를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ETC 전용 케이블 1개와, AM/FM, DMB, GNSS, LTE를 통합한 멀티플렉서( multiplexer ) 전용 케이블 1개, 전원케이블 1개 등, 총 3개의 케이블로 구현되는 AM/FM, T-DMB, LTE, GNSS, ETC 기능이 모두 합체된 복합 송수신 안테나를 제공한다.

본 발명은, 각 대역별 안테나 또는 저잡음 프리엠프로부터 출력된 신호를 상호 대역에 영향을 주지 않고 최소 손실로 합치거나 분리하는 멀티플렉서(multiplxer; MUX)를 사용함으로써, AM/FM, T-DMB, LTE, GNSS, ETC 기능이 모두 합체된 복합 송수신 안테나를 제공한다.

본 발명은 케이블 수량을 감소하는 효과가 있으며, 결국 제조사 차량 원가절감 요인이 되며, 케이블 길이를 축소하여 기존의 신호세기 손실문제를 효과적으로 개선한다.

본 벌명은 AM/FM + T-DMB + LTE + GNSS + ETC의 복합기능을 지원하며, 세단형 승용차 및 RV형 차량, 상용차 등에 적용되는 AM/FM 글라스 안테나와 Micro형 통합 안테나, 샥스핀형 통합 안테나를 모두 대체 적용할 수 있다.

도1은 종래기술에 따른 휩 안테나와 마이크로폴 안테나를 나타낸 도면.
도2는 종래기술에 따른 차량용 샥스핀 안테나의 구조를 나타낸 도면.
도3은 본 발명에 따른 차량용 샥스핀 안테나의 구성을 나타낸 도면.
도4는 본 발명에 따른 차량용 샥스핀 안테나의 구성을 나타낸 상세한 도면.
도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 차량용 안테나를 구성하는 멀티플렉서의 구성을 나타낸 도면.
도6은 본 발명에 따른 안테나의 개념도.

도3은 본 발명에 따른 차량용 샥스핀 안테나의 구성을 나타낸 도면이다. 도3을 참조하면, 기존 안테나는 AM/FM, TDMB, GNSS, LTE, ETC 각각에 대응해서 총5개의 케이블이 필요하지만, 본 발명에 따른 안테나는 ETC 전용 케이블 1개와 AM/FM, DMB, GNSS, LTE를 통합한 멀티플렉서( multiplexer ) 전용 케이블 1개로, 전원케이블 포함 총 3개의 케이블로 구현되는 AM/FM, T-DMB, LTE, GNSS, ETC 기능이 모두 합체된 복합 송수신 안테나이다.

도4는 본 발명에 따른 차량용 샥스핀 안테나의 구성을 나타낸 상세한 도면이다. 도4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 샥스핀 안테나 외형(1)은, 열가소성 알로이 수지 재질로 제작될 수 있으며, 기계적 강도, 내화학성, 내후성, 치수 안정성 등의 물성을 지니는 것이 바람직하다. 또한, 이중 수밀구조를 갖추어 방수성을 높이며, 공기역학적 디자인 설계를 통해 바람의 저항을 줄이고, 각 안테나 소자의 안정성을 도모할 수 있다.

도4를 참조하면, 베이스(2)는 샥스핀 안테나의 각 소자들이 안착되는 기본틀로서, 다이캐스팅 작업된 아연합금 재질을 이용하여 부식을 막고 전도성을 낮추는 역할을 하도록 하는 것이 바람직하다. 개스킷(3)은 샥스핀 안테나와 차량의 Roof가 직접적으로 맞닿는 부분으로서, 고무재질을 이용하여 안테나와 차량 내부로의 방수성을 높일 수 있다.

도4를 다시 참조하면, 이중공진복사소자( 이중공진안테나, Dual Resonance Antenna; 4 )는, AM/FM 라디오 방송파와 지상 DMB 전파를 수신한다. LTE 안테나(5)는 LTE B1, B3, B5, B7 대역 수신용 전방향성 복사 소자이다. GNSS/ETC 안테나(6)는 GPS 대비 정확한 위치수신을 하는 GNSS와 하이패스 과금을 위한 ETC 대역 전파 수신 또는 송/수신용 복사 소자이다. 초고주파 저잡음 프리앰프(7)는, 안테나로부터 유기된 미약한 신호를 최소 잡음으로 증폭하여 신호대 잡음비를 개선하는 초고주파 증폭 능동 부품이다.

또한, 임피던스 접합회로(8)는 안테나로부터 수신된 신호가 저잡음 증폭기(7)까지 전달되는 경로에서 손실 없이 최대 전력이 전달될 수 있게 하는 수동 회로 부분이다.

본 발명에 따른 안테나를 구성하는 핵심요소인 멀티플렉서(multiplxer; MUX; 9)는, 각 대역별로 안테나 또는 저잡음 프리엠프로부터 출력된 신호를 상호 대역에 영향을 주지 않고 최소 손실로 합치거나 분리하는 수동 회로이다.

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 차량용 안테나를 구성하는 멀티플렉서의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 멀티플렉서는, AM/FM, T-DMB, LTE, GNSS, ETC 기능이 모두 합체할 수 있도록 한다.

본 발명은 AM/FM 라디오 방송파와 지상 DMB 전파를 수신하는 이중공진안테나와 이에 대응하는 AM/FM 튜너 및 DVB-T2 튜너; LTE, B1, B3, B5, B7 대역 수신용 전방향성 LTE 안테나 및 이에 대응하는 LTE 튜너; GPS 대비 위치수신을 하는 GNSS 안테나 및 이에 대응하는 GPS 튜너; 하이패스 과금을 위한 ETC 안테나 및 이에 대응하는 ETC OBU; 상기 이중공진안테나, 상기 LTE 안테나, 상기 GNSS 안테나, 상기 ETC 안테나 출력을 상기 AM/FM 튜너, DVB-T2 튜너, GPS 튜너, ETC OBU에 합치거나 분리하여 제공하는 멀티플렉서를 포함하는 차량용 안테나를 제공한다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술 될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.

본 발명은, 기존 안테나와 달리, 안테나와 해드유닛 간의 1대1로 연결되는 케이블 수량을 Multiplexer 적용을 통해 케이블 수량을 하나로 감소시키는 특징이 있다. 즉, 기존 안테나는 해드유닛과 안테나와 직접 연결하는 케이블이 필요하며, 케이블의 수량만큼 제조사 원가상승 요인이었다.

그러나 본 발명은 케이블 수량을 감소하는 효과가 있으며, 결국 제조사 차량 원가절감 요인이 되며, 케이블 길이를 축소하여 기존의 신호세기 손실문제를 효과적으로 개선한다.

도6은 본 발명에 따른 안테나의 개념도이다. 본 벌명은 AM/FM + T-DMB + LTE + GNSS + ETC의 복합기능을 지원하며, 세단형 승용차 및 RV형 차량, 상용차 등에 적용되는 AM/FM 글라스 안테나와 Micro형 통합 안테나, 샥스핀형 통합 안테나를 모두 대체 적용할 수 있다.

차종마다 안테나 패턴이 튜닝 개발되고, 안테나 특성에 맞게 저잡음 증폭기가 개발 적용되는 AM/FM 글라스 안테나의 개발 기간/비용 문제와 T-DMB, GNSS, LTE, ETC 등의 기능이 필요한 경우, 샥스핀형 루프 안테나 또는 독립형 안테나가 별도 설치되는 2중 장착 문제 해결한다.

Claims (2)

1. 차량용 샥스핀 안테나에 있어서,
   AM/FM 라디오 방송파와 지상 DMB 전파를 수신하는 이중공진안테나와 이에 대응하는 AM/FM 튜너 및 DVB-T2 튜너;
   LTE, B1, B3, B5, B7 대역 수신용 전방향성 LTE 안테나 및 이에 대응하는 LTE 튜너;
   GPS 대비 위치수신을 하는 GNSS 안테나 및 이에 대응하는 GPS 튜너;
   하이패스 과금을 위한 ETC 안테나 및 이에 대응하는 ETC OBU;
   상기 이중공진안테나, 상기 LTE 안테나, 상기 GNSS 안테나, 상기 ETC 안테나 출력을 상기 AM/FM 튜너, DVB-T2 튜너, GPS 튜너, ETC OBU에 합치거나 분리하여 제공하는 멀티플렉서( MUX )
   를 포함하는 차량용 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 멀티플렉서 전단에 저잡음 증폭기( LNA )를 더 포함하는 차량용 안테나.

Images