WO2018194405A1 - 차량용 안테나 장치 - Google Patents

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WO2018194405A1
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antenna
vehicle
shape
antenna device
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김태형
정희철
최승호
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LS Mtron Ltd
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LS Mtron Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle antenna device, and more particularly, to a vehicle antenna device optimized for vehicle communication (Vehicle to Everything, V2X) by forming an optimal radiation pattern in the horizontal direction.
  • V2X Vehicle to Everything
  • V2V vehicle and vehicle
  • V2I vehicle and roadside infrastructure
  • V2X communication technology V2X communication system.
  • the V2X communication system has the advantage of significantly helping to prevent traffic accidents such as detection of dangerous goods in front of the vehicle, traffic traffic control, emergency vehicle intersections, accident prevention of intersection blind spots, and preliminary detection of two-wheeled vehicle access.
  • the vehicle antenna apparatus 10 includes a base 11, a signal processing board 13, an antenna unit 15, and a case 17.
  • the base 11 is a member that is located on the bottom of the vehicle antenna device 10 and has a plate shape as a whole.
  • the base 11 is coupled to the exterior panel of the vehicle, and the signal processing board 13 and the antenna unit 15 are disposed on the top. Is installed.
  • the base 11 and the case 17 may be combined to form a shark fin structure and reduce air resistance and wind noise generated when the vehicle moves.
  • the base 11 and the case 17 may be coupled in various ways, and for example, may be coupled using a bolt and a nut.
  • the signal processing board 13 is coupled to one surface of the base 11 and processes a signal received through the antenna unit 15. For example, a signal of a desired frequency band is filtered by a band pass filter to remove noise and the like and amplify to a required level.
  • One surface of the signal processing board 13 may have various antenna parts and a fixing device for fixing the antenna parts, a screw groove part coupled to the case 17, and an antenna part to be connected to form a circuit wiring.
  • the antenna unit 15 may be located inside the vehicle antenna device 10 so as to maximize the radiation characteristics and the efficiency of the antenna, and may transmit and receive various signals.
  • the antenna unit 15 includes a GNSS antenna 151, an SXM antenna 153, and a communication antenna 155.
  • the GNSS antenna 151 and the SXM antenna 153 are patch antennas, and the communication antenna 155 is a coiled monopole antenna for receiving communication signals such as FM / AM signals and LTE.
  • the case 17 is coupled to the base 11 to accommodate the signal processing board 13 and the antenna unit 15 in an interior accommodation space.
  • the case 17 has a dome shape in which the lower part is open and the inside is empty, and has a height of a predetermined length or more for accommodating a component such as the antenna unit 15 therein.
  • a conventional vehicle antenna device is implemented in the form of a Shark Fin.
  • the shark pin type vehicle antenna device utilizes a vehicle roof as a GND.
  • the shark pin type vehicle antenna device has a problem that radiation in a horizontal plane suitable for communication between vehicles is not smooth due to the influence of the vehicle loop.
  • a conventional vehicle antenna device includes a plurality of antennas, and when a V2X antenna for supporting V2X communication between vehicles is to be added thereto, the size of the vehicle antenna device increases. This is contrary to the recent miniaturization trend.
  • the present invention has been proposed to solve the above-described problems, and provides a vehicle antenna device having high effective front and rear radiation efficiency in inter-vehicle communication, thereby ensuring an effective communication distance.
  • a vehicle antenna apparatus includes: a first antenna connected to a signal processing substrate; And a second antenna connected to the signal processing substrate through the first antenna and operating in a frequency band different from that of the first antenna, wherein the first antenna is detachably fixed to one end of the second antenna.
  • the third radiator may include a support extending in a vertical direction of the signal processing substrate, and the third radiator may be vertically coupled to the support so that both sides or one side of the first radiator and the second radiator are arranged. It can be located at
  • the third radiator may include an electrical length corresponding to a value obtained by multiplying 0.92 by a quarter of a signal wavelength emitted from the first radiator and the second radiator.
  • the signal wavelength may be configured in the range of 0.17m to 0.28m.
  • the third radiator may be formed to extend in a vertical direction of the signal processing substrate and may be located at both sides or one side of an area where the first radiator and the second radiator are adjacent to each other.
  • the third radiator may be positioned to be spaced apart by a distance corresponding to 1/4 of the signal wavelength emitted from the first radiator and the second radiator.
  • the first radiator When the second antenna is pressed and detached from the first radiator, the first radiator may be elastically deformed to elastically couple with one end of the second antenna.
  • the first radiator may be configured to have a socket shape corresponding to a ball shape of one end of the second antenna so as to elastically couple with the second antenna, and the entrance diameter of the socket shape may be smaller than the diameter of the ball shape.
  • the first radiator may be a metal plate made of a conductive material, one end of which may be electrically connected to the feeder, the other end of which may be electrically opened, and the center portion of the first radiator may have a cross section having a socket shape.
  • the first radiator is a hexahedron made of a conductive material, and an opening is formed at an upper side thereof and an insertion groove is formed therein, and an entrance diameter of the opening is formed to be smaller than a diameter of a ball shape at one end of the second antenna.
  • the groove may have a socket shape corresponding to the ball shape of one end of the second antenna.
  • the first radiator may include a base part; And a pair of extension portions extending from the base portion and facing each other.
  • the pair of extensions may be configured to be spaced apart at a predetermined interval and to be elastically deformable.
  • the second radiator may have a shape in which one end is electrically connected to the feed part and the other end is electrically open and folded.
  • the first radiator and the second radiator may be positioned to be spaced apart from each other by a distance corresponding to 1/10 times the signal wavelength emitted from the first radiator and the second radiator.
  • the signal wavelength may be configured in the range of 0.075m to 0.155m.
  • the directivity in the front and rear horizontal direction of the vehicle can be increased to facilitate the communication between the vehicles.
  • V2X services vehicles services including leisure services, driving patterns, real-time traffic information, and safety-related information
  • vehicle services including leisure services, driving patterns, real-time traffic information, and safety-related information
  • V2X communication signals may be provided to vehicles and pedestrians that transmit and receive V2X communication signals. Provide information to prevent accidents.
  • 1 is a view showing the configuration of a conventional vehicle antenna device.
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of a vehicle antenna device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing in detail the entire structure of the V2X antenna of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing another embodiment of the third radiator of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an electrical configuration of the V2X antenna of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a view for explaining a preferred arrangement between the components of the V2X antenna of FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing radiation efficiency according to the electrical length L of the third radiator of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a graph showing the radiation efficiency according to the distance A between the first radiator and the second radiator of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of a shape of the first radiator of FIG. 3.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an embodiment of a shape of the first radiator of FIG. 3.
  • FIG. 10 is a view showing another embodiment of the shape of the first radiator of FIG. 3.
  • FIG. 10 is a view showing another embodiment of the shape of the first radiator of FIG. 3.
  • FIG. 11 illustrates another embodiment of the shape of the first radiator of FIG. 3.
  • FIG. 12 illustrates a beam pattern emitted from a V2X antenna according to an embodiment.
  • the vehicle antenna device 20 includes a base 21, a signal processing board 23, an antenna unit 25, and a case 27.
  • the base 21 is a member which is located on the bottom of the vehicle antenna device 20 and has an overall plate shape.
  • the base 21 is coupled to an outer panel of the vehicle, and the signal processing board 23 and the antenna unit 25 are disposed on the upper part. Is installed.
  • the base 21 and the case 27 may be combined to form a shark fin structure and reduce air resistance and wind noise generated when the vehicle moves.
  • the base 21 and the case 27 may be coupled in various ways, for example, may be coupled using a bolt and a nut.
  • the signal processing board 23 is coupled to one surface of the base 21 and processes a signal received through the antenna unit 25. For example, a signal of a desired frequency band is filtered by a band pass filter to remove noise and the like and amplify to a required level.
  • One surface of the signal processing board 23 may have various antenna parts and a fixing device for fixing the antenna parts, a screw groove part coupled to the case 27, and an antenna part to be connected to form a circuit wiring.
  • the signal processing board 23 may be configured in the form of a printed circuit board (PCB).
  • the antenna unit 25 is located inside the vehicular antenna device 20 so as to maximize the radiation characteristics and the efficiency of the antenna, and transmits and receives various signals.
  • the antenna unit 25 includes a GNSS antenna 251, an SXM antenna 253, a communication antenna 255, and a V2X antenna 257.
  • the GNSS antenna 251 may receive a Global Navigation Satellite System (GNSS) signal.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the GNSS antenna 251 includes antennas capable of receiving satellite frequencies of GPS (USA), GLONASS (Russia), and Galileo (Europe), so that accurate location services can be provided anywhere in the world.
  • the SXM antenna 253 may receive the SXM signal for the North American satellite multimedia service.
  • the GNSS antenna 251 and the SXM antenna 253 are provided on the ground plane of the signal processing board 23, and a dielectric and antenna patches are stacked in order. That is, the GNSS antenna 251 and the SXM antenna 253 may be formed in a general patch antenna type.
  • the communication antenna 255 may receive AM / FM radio signals and communication signals such as LTE.
  • the communication antenna 255 is a monopole type antenna and includes two helical coils, each of which has a different pitch.
  • the pitch refers to the spacing between the two windings of the coil, each region having a different pitch has different frequency band characteristics.
  • the present invention is not limited thereto, and the pitch of one spiral coil in the longitudinal direction may be varied.
  • One end of the communication antenna 255 may include a coupling unit 255a.
  • the coupling part 255a is not directly connected to the signal processing board 23 but is indirectly connected to the signal processing board 23 through the V2X antenna 257.
  • the V2X antenna 257 receives a V2X signal for inter-vehicle communication.
  • the V2X antenna 257 transmits and receives a V2X signal and simultaneously connects the communication antenna 255 to the signal processing board 23.
  • the V2X antenna 257 may include a fixing structure in which the coupling part 255a formed at one end of the communication antenna 255 is detachably inserted and fixed.
  • the V2X antenna 257 may perform V2X communication using a WAVE frequency.
  • the WAVE (Wireless Access in Vehicular Environment) frequency is 5.8GHz to 5.9GHz, so it is excellent in straightness with a short wavelength and it is easy to secure an effective communication distance when it is optimized in the horizontal direction of the vehicle progression.
  • V2X communication includes vehicle-to-infrastructure (V2I), vehicle-to-vehicle (V2V), vehicle to mobile (Vehicle-to-Momadic devices, or V2N). Can be distinguished by.
  • the vehicle including the V2X antenna 257 may realize an Intelligent Transportation System (ITS) that receives wireless data from inside / outside and provides driver-centered service.
  • ITS Intelligent Transportation System
  • the V2X antenna 257 may transmit and receive radio signals (AM / FM), broadcast signals (DMB, DAB, SXM, etc.), communication signals (3G, 4G, LTE), and the like.
  • radio signals AM / FM
  • broadcast signals DMB, DAB, SXM, etc.
  • communication signals 3G, 4G, LTE
  • the case 27 is coupled to the base 21 to receive the signal processing board 23 and the antenna unit 25 in an interior accommodation space.
  • the case 27 has a dome shape of which the lower part is open and the inside is empty, and has a height of a predetermined length or more for accommodating a component such as the antenna part 25 therein.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the entire structure of the V2X antenna of FIG. 2 in detail
  • FIG. 4 is a view showing another embodiment of the third radiator of FIG. 3.
  • the V2X antenna 257 may include a first radiator 31, a second radiator 33, a feed part 35, and a third radiator 37.
  • V2X antenna 257 has electrical properties corresponding to a dipole antenna. That is, the first radiator 31 and the second radiator 33 operate as radiators for transmitting and receiving RF signals, and the sum of the electrical lengths of the first radiator 31 and the second radiator 33 is the radiated RF signal wavelength ( half of ⁇ ).
  • the V2X antenna 257 may perform a connector function that connects an antenna operating in another frequency band to the signal processing board 23. 2 and 3, the antenna connected to the signal processing board 23 through the V2X antenna 257 is the communication antenna 255.
  • the first radiator 31 may detachably fix the coupling part 255a formed at one end of the communication antenna 255. That is, when the communication antenna 255 is pressed and detached from the first radiator 31, the first radiator 31 may be elastically deformed to elastically couple with the coupling part 255a formed at one end of the communication antenna 255.
  • the second radiator 33 may operate as a radiator that radiates an RF signal supplied with the first radiator 31 and receives an RF signal transmitted from the outside. According to one embodiment, the second radiator 33 may operate as a dipole antenna with the first radiator 31.
  • the feeder 35 provides a feed signal and a ground voltage to the first radiator 31 and the second radiator 33.
  • the third radiator 37 may control the beam patterns radiated from the first radiator 31 and the second radiator 33 to increase the antenna gain in the front and rear directions of the vehicle, and may be referred to as parasitic elements. If the directivity is increased in the front and rear directions of the vehicle by the control of the third radiator 37, the communication between the vehicles may be smoothly performed.
  • the third radiator 37 may be positioned at a predetermined interval on both sides or one side of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged. have.
  • both sides of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged are, for example, the first radiator 31 and the second radiator 33 are in arbitrary directions (eg, Y-axis).
  • Direction, the right and left regions of the radiator 31 and the second radiator 33 in the arrangement direction (ex, Y-axis direction), as shown in FIG. 37) can be realized in the area where it is located.
  • one side of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged may be implemented as a partial region, that is, a right region or a left region of both sides.
  • the third radiator 37 is supported by the support 37a so that the first radiator 31 and the second radiator are disposed at both sides in the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged. It may be positioned to extend in the longitudinal direction parallel to the radiator (33). As viewed from the upper side of FIG. 3 (A direction in FIG. 3), one end of the third radiator 37 does not reach the end of the first radiator 31, and the other end of the third radiator 37 is the second radiator ( Corresponding to the end of 33), the entire length of the third radiator 37 may be shorter than the length from the end of the first radiator 31 to the end of the second radiator 33, which will be described later in FIG. It is shown in detail.
  • the third radiator 37 is supported by the support 37a so that the first radiator 31 and the second radiator 33 are disposed on one side of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged. It may be positioned to extend in the longitudinal direction in parallel to the).
  • the support 37a is formed to extend in the vertical direction from the signal processing substrate 23 and vertically supports the central portion of the third radiator 37 to form the third radiator.
  • the letter 'T' may be implemented as a whole.
  • the upper surface of the second radiator 33 by the third radiator 37 that is, the upper surface implemented in the '-' shape in the '-' shape ( 331 may be covered, and the height of the support 37a may be calculated so that the upper surface 331 may be covered.
  • the upper surface 331 of the second radiator 33 will be described in detail with reference to FIG. 5.
  • the support 37a may support the central portion of the third radiator 37 as shown in FIG. 3, but is not limited thereto and may support any portion of the third radiator 37. Accordingly, the third radiator 37 may be vertically coupled to one end or the other end of the third radiator 37 and may be embodied in a '-' shape as a whole together with the third radiator 37.
  • the third radiator 37 may be positioned at predetermined intervals on both sides or one side of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged. have.
  • both sides of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged are, for example, the first radiator 31 and the second radiator 33 are in arbitrary directions (eg, Y-axis).
  • Direction and the right and left regions of the radiator 31 and the second radiator 33 in the arrangement direction (ex, Y-axis direction), as shown in FIG. 37) can be realized in the area where it is located.
  • one side of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged may be implemented as a partial region, that is, a right region or a left region of both sides.
  • the third radiator 37 is formed to extend in the vertical direction on the signal processing substrate 23 and both sides in the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged, FIG. 4.
  • the first radiator 31 and the second radiator 33 may be located at both sides of an area in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are adjacent to each other.
  • the side of the first radiator 31 or the vertical surface of the second radiator 33 may be partially covered by the third radiator 37.
  • the side of the first radiator 31 is a support 315, which will be described in detail with reference to FIG.
  • the vertical plane of the second radiator 33 is a vertical plane 333 embodied in a ' ⁇ ' shape.
  • the third radiator 37 is formed to extend in the vertical direction from the signal processing substrate 23 and only on one side of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged, see FIG. 4.
  • the first radiator 31 and the second radiator 33 may be located only on one side of both sides of the region adjacent to each other.
  • the third radiator 37 extends in the vertical direction from the signal processing substrate 23, and the upper end thereof extends below the upper end of the first radiator 31 to extend the third radiator.
  • the length of the third radiator 37 may be calculated so that the height of the 37 is lower than the height of the first radiator 31.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an electrical configuration of the V2X antenna of FIG. 3.
  • FIG. 5 (a) briefly describes the physical shapes of the first radiator 31 and the second radiator 33
  • FIG. 5 (b) shows the electrical shapes of the first radiator 31 and the second radiator 33.
  • FIG. Explain the length along.
  • the first radiator 31 and the second radiator 33 are made of a conductive material to operate as a radiator, radiate a fed RF signal, and receive an RF signal transmitted from the outside.
  • the socket shape may be divided into an entry part 311, a bottom part 313, and a support part 315.
  • the entry part 311 is elastically deformed outward when the coupling part 255a of the communication antenna 255 is pressed and enters, and both sides of the entrance part 311 when the coupling part 255a is seated on the bottom part 313. Is restored to its original position can be elastically coupled with the coupling portion 255a of the communication antenna 255.
  • the bottom portion 313 is implemented in a shape corresponding to the shape of the coupling portion 255a and is a region in which the coupling portion 255a is seated.
  • the pair of support parts 315 may support the socket shape, and referring to FIGS. 3 to 5, the support part 315 on one side of the pair of support parts 315 is a vertical surface of the second radiator 33. And may be located close to 333.
  • the first radiator 31 may include an embodiment in which a curvature of a portion of the curved surface is different or a portion of the curved surface is straightened, rather than a typical socket shape as illustrated in FIG. 5A. This is for the shape of the first radiator 31 to correspond to the shape of the coupling portion 255a of the communication antenna 255 so as to facilitate the coupling with the communication antenna 255.
  • the folded shape is a shape in which a portion of the straight line is folded and bent, referring to Figures 3 to 5, it may be implemented in a 'b' shape.
  • the '-' shape may be divided into an upper surface 331 implemented in a '-' shape and a vertical surface 333 implemented in a ' ⁇ ' shape.
  • the end of the upper surface 331 is electrically open and the end of the vertical surface 333 is electrically connected to the feeder part 35, and the vertical surface 333 is a pair of support portions 315 of the first radiator 31. It may be located close to the support portion 315 of one side.
  • the shape of the second radiator 33 is not limited to the 'b' shape, and may include various embodiments embodied in a shape that is electrically symmetrical with the first radiator 31.
  • the power supply unit 35 provides a power supply signal to the first radiator 31 and provides a ground voltage to the second radiator 33.
  • the feeder 35 may provide a ground voltage to the first radiator 31 and a feed signal to the second radiator 33.
  • the electrical shape of the first radiator 31 may be formed in a substantially hexahedral shape. That is, when the V2X antenna 257 has the electrical characteristics corresponding to the half-wave dipole antenna, the height of the electric cube of the first radiator 31 and the electrical length from one end to the other end of the second radiator 33 are radiated, respectively. It has an electrical length corresponding to one quarter of the RF signal wavelength. Therefore, the frequency (wavelength) of the RF signal radiated by the electrical lengths of the first radiator 31 and the second radiator 33 is determined.
  • FIG. 6 is a view for explaining a preferred arrangement between the components of the V2X antenna of FIG.
  • FIG. 6 may be a layout view between components of the V2X antenna when viewed from the upper side (A direction) in FIG. 3.
  • the first radiator 31 and the second radiator 33 may be spaced apart from each other by a predetermined distance A.
  • the second radiator 33 may be spaced apart from the first radiator 31 by a distance corresponding to 1/10 of the emitted RF signal wavelength ⁇ .
  • the third radiator 37 may be positioned to be spaced apart from the first radiator 31 and the second radiator 33 by a predetermined interval T.
  • the third radiator 37 is spaced apart by a distance corresponding to a quarter of the RF signal wavelength ⁇ emitted from the first radiator 31 and the second radiator 33.
  • the electrical length L of the third radiator 37 may correspond to one fourth of the wavelength of the radiated RF signal, and preferably, one quarter of the wavelength of the radiated RF signal is multiplied by 0.92. Can be.
  • one end of the third radiator 37 having the electrical length L as described above does not reach the end of the first radiator 31, and the other end of the third radiator 33 has the same length as that of the second radiator 33.
  • the entire length of the third radiator 37 may be shorter than the distance between the end of the first radiator 31 to the end of the second radiator 33.
  • the third radiator 37 having the electrical length L as described above may be located at any point between the end of the first radiator 31 and the end of the second radiator 33. have.
  • FIG. 7 is a graph showing radiation efficiency according to the electrical length L of the third radiator of FIG. 6.
  • the vertical axis represents the radiation efficiency (%) of the radiator according to the change in the electrical length L of the third radiator 37. Specific numerical values are as shown in Table 1 below.
  • the lower limit of the RF signal wavelength ⁇ emitted from the first radiator 31 and the second radiator 33 may include 0.17 m or more or 0.18 m or more or 0.21 m or more.
  • the upper limit may include 0.25 m or less or 0.27 m or less or 0.28 m or less.
  • the RF signal wavelength ⁇ emitted from the first radiator 31 and the second radiator 33 may include a range of 0.17 m or more and 0.28 m or less, according to the RF signal wavelength ⁇ .
  • the radiation efficiency (ex, 40% or more) can be kept excellent.
  • FIG. 8 is a graph showing the radiation efficiency according to the distance A between the first radiator and the second radiator of FIG. 6.
  • the vertical axis represents the radiation efficiency (%) of the radiator according to the change of the separation distance A between the first radiator 31 and the second radiator 33. Specific values are as shown in Table 2 below.
  • the lower limit of the RF signal wavelength ⁇ emitted from the first radiator 31 and the second radiator 33 may include 0.075 m or more or 0.080 m or more or 0.090 m or more.
  • the upper limit may include 0.105 m or less or 0.0135 m or less or 0.155 m or less.
  • the RF signal wavelength ⁇ emitted from the first radiator 31 and the second radiator 33 may include a range of 0.075 m or more and 0.155 m or less, according to the RF signal wavelength ⁇ .
  • the radiation efficiency (ex, 40% or more) may be maintained at a separation distance (0.0075 m ⁇ A ⁇ 0.0155 m) between the first radiator 31 and the second radiator 33.
  • FIG. 9 is a view showing an embodiment of the shape of the first radiator of FIG. 3
  • FIG. 10 is a view showing another embodiment of the shape of the first radiator of FIG. 3
  • FIG. 11 is a first view of the first radiator of FIG. 3.
  • Figure 4 shows another embodiment of the shape of the radiator.
  • the first radiator 31 includes various embodiments formed of an elastic material to form the coupling portion 255a and the ball-socket unit. Meanwhile, although the second radiator 33 is not shown in FIGS. 9 to 11, the second radiator 33 is paired with the first radiator 31 illustrated in FIGS. 9 to 11 in the shape shown in FIG. 3. It can be operated as a radiator.
  • the first radiator 31 may be formed in a socket structure having various shapes to elastically couple with the ball-shaped coupling portion 255a.
  • the coupling part 255a may not be a typical ball shape, but may be formed in a whole mortar shape by bending some regions inwardly to prevent separation during coupling.
  • the first radiator 31 may be configured to have a socket shape corresponding to the ball shape of the coupling portion 255a by varying the curvature of a portion of the curved surface or straightening the curved portion so as to correspond to the shape of the coupling portion 255a. . This is for the shape of the first radiator 31 to correspond to the shape of the coupling part 255a so as to facilitate the coupling with the communication antenna 255.
  • the coupling portion 255a has an acute angle ( ⁇ ° ⁇ 90 °) with the horizontal plane of the surface extending from the inwardly curved portion C to the protrusion portion P,
  • the lower portion of the protrusion P is curved downward, wherein the surface curved downward from the protrusion P is a guide portion 2551 that facilitates engagement with the first radiator 31.
  • the first radiator 31 may be opened in an upward direction, and the center of the left and right cross sections may have a socket shape such that the entire cross section is similar to the letter 'M' and the central cross section may have a socket shape.
  • the socket shape may be divided into an entry part 311, a bottom part 313, and a support part 315.
  • the pair of entry portions 311 have an entry diameter L1, which is an interval between both side surfaces, smaller than a diameter L2 of the protrusion P of the coupling portion 255a.
  • the bottom portion 313 is a region corresponding to the shape of the coupling portion 255a and is a region in which the coupling portion 255a is seated.
  • the support part 315 may support the socket shape.
  • the first radiator 31 is implemented in the shape as shown in FIG. 9, both side surfaces of the entry part 311 of the first radiator 31 when the coupling part 255a is attached to and detached from the first radiator 31.
  • the elastic deformation may allow elastic coupling with the coupling part 255a.
  • the coupling part 255a may be formed in a typical ball shape.
  • the first radiator 31 may have a socket shape corresponding to the ball shape of the coupling part 255a. This is for the shape of the first radiator 31 to correspond to the shape of the coupling part 255a so as to facilitate the coupling with the communication antenna 255.
  • the coupling portion 255a is formed in a typical ball shape, and the lower curved portion at the diameter passing through the centroid is a guide portion 2551 that facilitates engagement with the first radiator 31. .
  • the first radiator 31 is formed as a hexahedron as a whole, and an opening 31a is formed at a side surface of the hexahedron, and an insertion groove 31b into which the coupling part 255a is inserted is inserted into the first radiator 31, and the coupling part ( It may be configured as a socket shape corresponding to the ball shape of 255a).
  • the socket shape may be divided into an entry part 311 and a bottom part 313.
  • the entry portion 311 has an entry diameter L1 formed at a predetermined interval smaller than a diameter L2 of the protruding portion P of the engaging portion 255a, thereby forming an entry portion (3).
  • Both sides of the 311 are elastically deformed outward when the coupling part 255a of the communication antenna 255 is pressed and enters, and both sides of the entrance part 311 when the coupling part 255a is seated on the bottom part 313. Is restored to its original position can be elastically coupled with the coupling portion 255a of the communication antenna 255.
  • the bottom portion 313 is implemented in a spherical shape corresponding to the shape of the coupling portion 255a and is a region in which the coupling portion 255a is seated.
  • both sides of the entry part 311 of the first radiator 31 are elastic when the coupling part 255a is attached to and detached from the first radiator 31.
  • the bottom part 313 deformed and corresponding to the ball shape of the coupling part 255a may be coupled to the coupling part 255a.
  • the coupling part 255a may be formed in a typical ball shape.
  • the first radiator 31 may have a cross-section having a socket shape to correspond to the ball shape of the coupling part 255a. This is for the shape of the first radiator 31 to correspond to the shape of the coupling part 255a so as to facilitate the coupling with the communication antenna 255.
  • the coupling portion 255a is formed in a typical ball shape, and the lower curved portion at the diameter passing through the centroid is a guide portion 2551 that facilitates engagement with the first radiator 31. .
  • the first radiator 31 may be formed in one plane extending from one side to the other side and may include an entrance part 311, an extension part 317, and a bottom part 315.
  • the pair of entry portions 311 may be detachably provided with the coupling portion 255a, and the extension portion 317 may be implemented as a pair facing each other extending from the bottom portion 315 and symmetric in shape. Spaced at set intervals may form an insertion space for the coupling portion 255a is seated.
  • the bottom part 315 supports the first radiator 31, and a bottom surface of the coupling part 255a may be seated.
  • the pair of entry portions 311 may be extended so that a round is formed from the extension portion 317 and spaced apart from the center to the edges so as to increase, and the portions facing each other may be convex. have. That is, as the distance from the extension portion 317 increases, the separation interval between the pair of extension portions 31d decreases, and the round may be formed to increase again.
  • the interval L1 spaced apart from the center of the pair of entry portions 311 is formed smaller than the diameter (L2) passing through the center of the coupling portion 255a to press the coupling portion 255a to press the first portion.
  • the pair of entry portions 311 When attached to and detached from the radiator 31, the pair of entry portions 311 may be elastically deformed and elastically coupled to the coupling portion 255a.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a beam pattern radiated from a V2X antenna according to an embodiment.
  • 12 (a) is an exemplary view showing a conventional 5.8 GHZ antenna beam pattern
  • Figure 12 (b) is an exemplary view showing a 5.8 GHZ antenna beam pattern according to an embodiment of the present invention.
  • a Shark Fin antenna when the conventional vehicle antenna device is implemented as a Shark Fin Antenna, a Shark Fin antenna often uses a vehicle loop as a GND.
  • the antenna device When the antenna device is disposed in the vehicle roof, the high frequency beam pattern of 5.8 GHZ is reflected on the ground, so that the beam peak appears upward as shown in the arrow direction shown in FIG. There is a problem that the radiation in the direction is not smooth.
  • the present invention provides both sides of the direction in which the first radiator 31 and the second radiator 33 are arranged so as to achieve optimum radiation with respect to a horizontal plane for smooth communication between the vehicle antenna devices 20 mounted on the vehicle roof.
  • One side includes a third radiator 37. That is, the third radiator 37 may control beam patterns radiated from the first radiator 31 and the second radiator 33 to increase directivity in the front and rear directions of the vehicle so that communication between the vehicles may be smoothly performed.
  • the V2X antenna 257 passes through the third radiator 37 in the about 5.8 GHZ band (ex, WAVE frequency) for optimization for inter-vehicle communication (V2X).
  • Beam tilting can provide an antenna optimized for the horizontal angle.
  • FIG. 12 (b) shows that an optimum radiation pattern is formed in the horizontal direction by guiding the beam of the antenna forward and backward under the control of the third radiator 37 to implement a beam pattern suitable for V2X communication.
  • the method of the present invention as described above may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
  • a recording medium CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.

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Abstract

본 발명은 차량용 안테나 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치는, 차량용 안테나 장치에 있어서, 신호 처리 기판과 연결되는 제 1 안테나; 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 신호 처리 기판에 연결되고 상기 제 1 안테나와 다른 주파수 대역에서 동작하는 제 2 안테나;를 포함하고, 상기 제 1 안테나는, 상기 제 2 안테나의 일단을 착탈 가능하게 고정하는 제1 방사체; 상기 제1 방사체와 함께 다이폴 안테나로서 동작하는 제2 방사체; 및 상기 제1 방사체 및 제2 방사체에서 방사되는 빔 패턴을 제어하는 제3 방사체;를 포함하는 차량용 안테나 장치.

Description

차량용 안테나 장치
본 출원은 2017년 04월 20일에 출원된 한국특허출원 제10-2017-0051287호 및 2018년 03월 28일에 출원된 한국특허출원 제10-2018-0036134호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 차량용 안테나 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 수평방향에 대해 최적 방사 패턴이 형성되어 차량통신(Vehicle to Everything, 이하 V2X)에 최적화된 차량용 안테나 장치에 관한 것이다.
최근 차량의 자율주행이 사회적 이슈로 부상하고 있다. 이는 지능형 교통 시스템(ITS: Intelligent transportation System)에 기반을 두고 있으며, 지능형 교통시스템(ITS)은 WAVE 주파수를 이용해 차량과 차량(V2V), 차량과 도로변 인프라(V2I) 간 통신을 수행함으로써 돌발상황에 대처하여 교통사고를 최소화할 수 있는 첨단 기술이다. 또한, 이는 V2X 통신 기술 또는 V2X 통신 시스템에 기반한다. 상기 V2X 통신 시스템은 응용서비스에 따라 전방 위험물 감지, 교통 트래픽 제어, 응급 차량 교차로 무정차 통과, 교차로 사각지대 사고예방, 이륜차 접근 사전 감지 등 교통사고 예방에 획기적으로 일조할 수 있는 장점이 있다.
한편, 차량 간 V2X 통신이 원활하기 위해서는 차량 전후방 방향, 즉 수평면에 대하여 최적의 방사가 이루어지는 것이 필수적이나, 일반적으로 차량의 루프(Roof)에 탑재되는 안테나의 경우에는 수평면 방사가 원활하지 못하다.
도 1은 종래 차량용 안테나 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 차량용 안테나 장치(10)는 베이스(11), 신호 처리 기판(13), 안테나부(15) 및 케이스(17)를 포함한다.
베이스(11)는 차량용 안테나 장치(10)의 바닥에 위치하고 전체적으로 플레이트(plate) 형상을 가지는 부재로서, 하부면이 차량의 외부 패널에 결합되고 상부에 신호 처리 기판(13)및 안테나부(15)가 설치된다. 일 실시예에 따라, 베이스(11)와 케이스(17)는 결합되어 샤크 핀 구조를 형성하고 차량 이동시 발생하는 공기 저항과 풍절음을 감소시킬 수 있다. 베이스(11)와 케이스(17)의 결합은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 일례로 볼트와 너트를 이용하여 결합할 수 있다.
신호 처리 기판(13)은 베이스(11)의 일면에 결합되며 안테나부(15)를 통해 수신되는 신호를 처리한다. 예컨대, 원하는 주파수 대역의 신호를 대역 통과 필터로 필터링하여 노이즈 등을 제거하고 필요한 수준으로 증폭한다. 이러한 신호 처리 기판(13)의 일면에는 각종 안테나 부품과 안테나 부품을 고정할 수 있는 고정장치, 케이스(17)와 결합되는 나사 홈부, 안테나 부품이 연결되어 회로 배선이 형성될 수 있다.
안테나부(15)는 안테나의 방사 특성과 효율을 최대로 이끌어낼 수 있도록 차량용 안테나 장치(10)의 내부에 위치하며 각종 신호를 송수신할 수 있다. 안테나부(15)는 GNSS 안테나(151), SXM 안테나(153), 통신용 안테나(155)를 포함한다. GNSS 안테나(151) 및 SXM 안테나(153)는 패치 안테나이며, 통신용 안테나(155)는 FM/AM 신호, LTE 등의 통신 신호를 수신하는 코일 형태의 모노폴 안테나이다.
케이스(17)는 베이스(11)와 결합하여 내부 수용 공간에 상기 신호 처리 기판(13) 및 안테나부(15)를 수용한다. 또한, 케이스(17)는 하부가 개방되고 내부가 비어 있는 돔 형태를 갖고, 내부에 안테나부(15)와 같은 구성 요소를 수용하기 위한 일정길이 이상의 높이를 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 차량용 안테나 장치는 샤크 핀 (Shark Fin) 형태로 구현되고 있다. 샤크 핀 형태의 차량용 안테나 장치는 차량 루프(Roof)를 GND로 활용하는데, 이러한 샤크 핀 형태의 차량용 안테나 장치는 차량 루프의 영향으로 차량 간 통신에 적합한 수평면 방향의 방사가 원활하지 못하다는 문제가 있다. 또한, 종래의 차량용 안테나 장치는, 복수의 안테나를 포함하고 있고, 여기에 차량 간 V2X 통신을 지원하기 위한 V2X 안테나를 추가해야 할 경우, 차량용 안테나 장치의 크기가 커지는 문제점이 있다. 이는 최근의 소형화 추세에 역행한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 차량 간 통신에서 차량의 전후방 방사 효율이 높아 유효통신거리 확보가 용이한 차량용 안테나 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따른, 차량용 안테나 장치는, 신호 처리 기판과 연결되는 제 1 안테나; 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 신호 처리 기판에 연결되고 상기 제 1 안테나와 다른 주파수 대역에서 동작하는 제 2 안테나;를 포함하고, 상기 제 1 안테나는, 상기 제 2 안테나의 일단을 착탈 가능하게 고정하는 제1 방사체; 상기 제1 방사체와 함께 다이폴 안테나로서 동작하는 제2 방사체; 및 상기 제1 방사체 및 제2 방사체에서 방사되는 빔 패턴을 제어하는 제3 방사체;를 포함한다.
상기 제3 방사체는, 신호 처리 기판의 연직 방향으로 연장되는 지지대;를 포함하고 상기 제3 방사체는 상기 지지대에 수직하게 결합되어 상기 제1 방사체 및 제2 방사체가 배열되는 방향의 양 측면 또는 일 측면에 위치할 수 있다.
상기 제3 방사체는, 상기 제1 방사체 및 제2 방사체로부터 방사되는 신호 파장의 1/4배에 0.92를 곱한 값에 대응하는 전기적 길이를 포함할 수 있다.
상기 신호 파장은, 0.17m 내지 0.28m의 범위 내로 구성될 수 있다.
상기 제3 방사체는, 신호 처리 기판의 연직 방향으로 연장되게 형성되고 제1 방사체 및 제2 방사체가 서로 근접하는 영역의 양 측면 또는 일 측면에 위치할 수 있다.
상기 제3 방사체는, 상기 제1 방사체 및 제2 방사체로부터 방사되는 신호 파장의 1/4배에 해당하는 거리만큼 이격 되게 위치할 수 있다.
상기 제 2 안테나를 가압하여 상기 제1 방사체에 착탈시 상기 제1 방사체가 탄성 변형되어 상기 제 2 안테나의 일단과 탄성 결합할 수 있다.
상기 제1 방사체는, 상기 제 2 안테나와 탄성 결합하기 위해 상기 제 2 안테나 일단의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성되고 상기 소켓 형상의 진입 직경은 상기 볼 형상의 직경보다 작게 구성될 수 있다.
상기 제1 방사체는, 도전성 재질의 금속 판으로서 일단이 급전부와 전기적으로 연결되며 타단이 전기적으로 개방되고 중앙부분이 휘어져 단면이 소켓 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제1 방사체는, 도전성 재질의 육면체로서 상 측면에 개구부가 형성되고 내부에 삽입홈이 함입되어 형성되며, 상기 개구부의 진입 직경은 상기 제 2 안테나 일단의 볼 형상의 직경보다 작게 형성되고 상기 삽입홈은 상기 제 2 안테나 일단의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제1 방사체는, 베이스부; 및 상기 베이스부로부터 연장되고 서로 대향하는 부분이 볼록한 한 쌍의 연장부;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 연장부는, 미리 설정된 간격으로 이격되고 탄성 변형 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 방사체는, 일단이 급전부와 전기적으로 연결되고 타단이 전기적으로 개방되며 접은 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체는, 상기 제1 방사체 및 제2 방사체로부터 방사되는 신호 파장의 1/10배에 해당하는 거리만큼 이격 되게 상호 위치할 수 있다.
상기 신호 파장은, 0.075m 내지 0.155m의 범위 내로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차량의 전후 수평방향으로 지향성을 높여 차량 간 통신이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차량용 안테나의 공간적 한계를 극복하고 독립된 포트 및 안테나를 추가하지 않고도 차량에 V2X 통신 기능을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, V2X 통신 신호를 송수신하는 차량과 보행자에게 V2X 서비스(레저 서비스, 운행패턴, 실시간 교통정보, 안전관련 정보를 포함하는 차량 서비스)를 제공할 수 있고, 운전자 및 보행자에게 안전관련 정보를 제공하여 사고를 예방할 수 있다.
도 1은 종래 차량용 안테나 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 V2X 안테나의 전체 구조를 자세하게 보여주는 확대도이다.
도 4는 도 3의 제3 방사체의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 V2X 안테나의 전기적인 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 3의 V2X 안테나의 구성요소 상호 간 바람직한 배치를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 제3 방사체의 전기적 길이(L)에 따른 방사 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 6의 제1 방사체 및 제2 방사체 상호 간 간격(A)에 따른 방사 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 3의 제1 방사체의 형상에 대한 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 3의 제1 방사체의 형상에 대한 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 3의 제1 방사체의 형상에 대한 또 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따라 V2X 안테나에서 방사되는 빔 패턴을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 도면과 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
그러면 도면을 참고하여 본 발명의 차량용 안테나 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2를 참고하면, 차량용 안테나 장치(20)는 베이스(21), 신호 처리 기판(23), 안테나부(25) 및 케이스(27)를 포함한다.
베이스(21)는 차량용 안테나 장치(20)의 바닥에 위치하고 전체적으로 플레이트(plate) 형상을 가지는 부재로서, 하부면이 차량의 외부 패널에 결합되고 상부에 신호 처리 기판(23)및 안테나부(25)가 설치된다. 일 실시예에 따라, 베이스(21)와 케이스(27)는 결합되어 샤크 핀 구조를 형성하고 차량 이동시 발생하는 공기 저항과 풍절음을 감소시킬 수 있다. 베이스(21)와 케이스(27)의 결합은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 일례로 볼트와 너트를 이용하여 결합할 수 있다.
신호 처리 기판(23)은 베이스(21)의 일면에 결합되며 안테나부(25)를 통해 수신되는 신호를 처리한다. 예컨대, 원하는 주파수 대역의 신호를 대역 통과 필터로 필터링하여 노이즈 등을 제거하고 필요한 수준으로 증폭한다. 이러한 신호 처리 기판(23)의 일면에는 각종 안테나 부품과 안테나 부품을 고정할 수 있는 고정장치, 케이스(27)와 결합되는 나사 홈부, 안테나 부품이 연결되어 회로 배선이 형성될 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 기판(23)은 PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구성될 수 있다.
안테나부(25)는 안테나의 방사 특성과 효율을 최대로 이끌어낼 수 있도록 차량용 안테나 장치(20)의 내부에 위치하며 각종 신호를 송수신한다. 상기 안테나부(25)는 GNSS 안테나(251), SXM 안테나(253), 통신용 안테나(255) 및 V2X 안테나(257)를 포함한다.
GNSS 안테나(251)는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호를 수신할 수 있다. GNSS 안테나(251)는 GPS(미국), GLONASS(러시아), Galileo(유럽)의 위성 주파수를 수신받을 수 있는 안테나들이 포함되어 있어 전 세계 어디서든 정밀한 위치 서비스를 제공 받을 수 있다.
SXM 안테나(253)는 북미향 위성 멀티미디어 서비스를 위한 SXM 신호를 수신할 수 있다. GNSS 안테나(251) 및 SXM 안테나(253)는 신호 처리 기판(23)의 접지면에 설치되고, 유전체 및 안테나 패치가 순서대로 적층되어 있다. 즉 GNSS 안테나(251) 및 SXM 안테나(253)는 일반적인 패치 안테나 타입으로 형성될 수 있다.
통신용 안테나(255)는 AM/FM 라디오 신호 및 LTE 등의 통신용 신호를 수신할 수 있다. 통신용 안테나(255)는 모노폴(monopole) 타입의 안테나로서 두 개의 나선형(helical) 코일을 포함하되 그 두 개의 코일은 피치(pitch)가 다르다. 여기서 피치는 코일의 두 권선 사이의 간격을 의미하며, 피치가 다른 각 영역은 서로 다른 주파수 대역 특성을 갖는다. 그러나 여기에 제한되는 것은 아니고 하나의 나선형 코일을 길이 방향으로 피치를 달리할 수도 있다.
통신용 안테나(255)의 일단은 결합부(255a)를 포함할 수 있다. 결합부(255a)는 신호 처리 기판(23)에 직접 연결되지 않고, V2X 안테나(257)를 매개로 신호 처리 기판(23)에 간접 연결된다.
V2X 안테나(257)는 차량 간 통신을 위한 V2X 신호를 수신한다. V2X 안테나(257)는 V2X 신호를 송수신하면서 동시에 상기 통신용 안테나(255)를 신호 처리 기판(23)에 연결한다. 이를 위해 V2X 안테나(257)는 통신용 안테나(255)의 일단에 형성된 결합부(255a)가 착탈 가능하게 삽입되고 고정하는 고정 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, V2X 안테나(257)는 WAVE 주파수를 이용해 V2X 통신을 수행할 수 있다. 여기서, WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 주파수는 5.8GHz~ 5.9GHz를 사용함으로써 짧은 파장으로 직진성이 뛰어나며 차량 진행의 수평면 방향으로 최적화되었을 때 유효 통신거리 확보가 용이하다. 또한, V2X 통신은 차량과 인프라 간(Vehicle-to-Infrastructure, 이하 V2I), 차량과 차량 간(Vehicle-to-Vehicle, 이하 V2V), 차량과 모바일 간(Vehicle-to-Momadic devices, 이하 V2N)의 통신으로 구별할 수 있다. 따라서, V2X 안테나(257)를 포함하는 차량은 내/외부로부터 무선 데이터를 수신받아 운전자 중심의 서비스를 제공하는 지능형 교통 시스템(Intelligent Transportation System; ITS)을 실현할 수 있다.
다른 실시예에 따라, V2X 안테나(257)는 라디오 신호(AM/FM), 방송 신호(DMB, DAB, SXM 등), 통신 신호(3G, 4G, LTE) 등을 송수신할 수 있다.
케이스(27)는 베이스(21)와 결합하여 내부 수용 공간에 상기 신호 처리 기판(23) 및 안테나부(25)를 수용한다. 일 실시예에 따라, 케이스(27)는 하부가 개방되고 내부가 비어 있는 돔 형태를 갖고, 내부에 안테나부(25)와 같은 구성 요소를 수용하기 위한 일정길이 이상의 높이를 갖는다.
도 3은 도 2의 V2X 안테나의 전체 구조를 자세하게 보여주는 확대도이며, 도 4는 도 3의 제3 방사체의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3을 참고하면, V2X 안테나(257)는 제1 방사체(31), 제2 방사체(33), 급전부(35), 그리고 제3 방사체(37)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, V2X 안테나(257)는 다이폴 안테나에 대응하는 전기적 특성을 갖는다. 즉, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)는 RF 신호를 송수신하는 방사체로 동작하며, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 전기적 길이 합은 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 절반에 해당한다.
V2X 안테나(257)는 다른 주파수 대역에서 동작하는 안테나를 신호 처리 기판(23)에 연결하는 커넥터(connector) 기능을 수행할 수 있다. 본 실시예에서, 도 2 및 도 3을 참고하면, V2X 안테나(257)를 통해 신호 처리 기판(23)에 연결되는 안테나는 통신용 안테나(255)이다.
제1 방사체(31)는 통신용 안테나(255)의 일단에 형성된 결합부(255a)를 착탈 가능하게 고정할 수 있다. 즉, 통신용 안테나(255)를 가압하여 제1 방사체(31)에 착탈시 제1 방사체(31)가 탄성 변형되어 통신용 안테나(255)의 일단에 형성된 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다.
제2 방사체(33)는 제1 방사체(31)와 함께 급전되는 RF 신호를 방사하고 외부로부터 전송되는 RF 신호를 수신하는 방사체로 동작할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 방사체(33)는 제1 방사체(31)와 함께 다이폴 안테나로서 동작할 수 있다.
급전부(35)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)에 급전 신호 및 접지 전압을 제공한다.
제3 방사체(37)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)에서 방사되는 빔 패턴을 제어하여 차량의 전후방 방향으로 안테나 이득을 높일 수 있고, 기생소자로 지칭될 수도 있다. 제3 방사체(37)의 제어로 차량의 전후방 방향으로 지향성이 높아지면 차량 간 통신이 원활하게 수행될 수 있다.
도 3을 참고하면, 일 실시예에 따라, 제3 방사체(37)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면 또는 일 측면에 일정간격 이격 되어 위치할 수 있다. 여기서, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면이란, 예를 들어, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 임의의 방향(ex, Y축 방향)으로 일렬로 배열될 때, 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 배열방향(ex, Y축 방향)의 우측영역 및 좌측영역으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 방사체(37)가 위치한 영역으로 실현될 수 있다. 또한, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 일 측면이란, 상기 양 측면 중 일부 영역, 즉, 우측영역 또는 좌측영역으로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른 제3 방사체(37)는 지지대(37a)에 의해 지지되어 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면에서 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)와 평행하게 길이방향으로 연장되게 위치할 수 있다. 도 3의 상측에서 바라보면(도 3의 A 방향), 제3 방사체(37)의 일단은 제1 방사체(31)의 끝단에 도달하지 못하고, 제3 방사체(37)의 타단은 제2 방사체(33)의 끝단에 대응되어, 제3 방사체(37)의 전체 길이가 제1 방사체(31)의 끝단부터 제2 방사체(33)의 끝단까지 길이보다 짧게 구현될 수 있으며, 이는 이하 설명할 도 6에 자세하게 도시되어 있다. 또한, 제3 방사체(37)는 지지대(37a)에 의해 지지되어 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 일 측면에서 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)와 평행하게 길이방향으로 연장되게 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 지지대(37a)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 처리 기판(23)에서 연직 방향으로 연장되게 형성되며 제3 방사체(37)의 중심부분을 수직하게 지지하여 제3 방사체(37)와 함께 전체적으로 알파벳 'T'자 형상으로 구현될 수 있다. 이때, 도 3의 측면에서 바라보면(도 3에서 B 방향), 제3 방사체(37)에 의해 제2 방사체(33)의 상면, 즉, 'ㄱ' 형상에서 'ㅡ' 형상으로 구현되는 상면(331)이 가려질 수 있고, 이때 상면(331)이 가려질 수 있도록 지지대(37a)의 높이를 산정할 수 있다. 여기서, 제2 방사체(33)의 상면(331)은, 이하 도 5에서 자세하게 설명한다.
또한, 지지대(37a)는 도 3에 도시된 바와 같이 제3 방사체(37)의 중심부분을 지지할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 제3 방사체(37)의 임의의 부분을 지지할 수 있다. 따라서, 제3 방사체(37)의 일단 또는 타단의 끝단에 수직하게 결합되어 제3 방사체(37)와 함께 전체적으로 'ㄱ'자 형상으로도 구현될 수 있다.
도 4를 참고하면, 다른 실시예에 따라, 제3 방사체(37)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면 또는 일 측면에 일정간격 이격 되어 위치할 수 있다. 여기서, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면이란, 예를 들어, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 임의의 방향(ex, Y축 방향)으로 일렬로 배열될 때, 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 배열방향(ex, Y축 방향)의 우측영역 및 좌측영역으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제3 방사체(37)가 위치한 영역으로 실현될 수 있다. 또한, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 일 측면이란, 상기 양 측면 중 일부 영역, 즉, 우측영역 또는 좌측영역으로 구현될 수 있다.
다른 실시예에 따른 제3 방사체(37)는 신호 처리 기판(23)에서 수직 방향으로 연장되게 형성되고 상기 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면, 도 4를 참고하면, 바람직하게 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 서로 근접하는 영역의 양 측면에 위치할 수 있다. 이 경우, 도 4의 측면에서 바라보면(도 4의 B 방향), 제3 방사체(37)에 의해 제1 방사체(31)의 측면, 또는 제2 방사체(33)의 수직면이 부분적으로 가려질 수 있다. 여기서, 제1 방사체(31)의 측면은 지지부(315)로서, 이하 도 7에서 자세하게 설명하고, 제2 방사체(33)의 수직면은 'ㄱ' 형상에서 'ㅣ' 형상으로 구현되는 수직면(333)으로 이하 도 5에서 자세하게 설명한다. 또한, 제3 방사체(37)는 신호 처리 기판(23)에서 수직 방향으로 연장되게 형성되고 상기 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 일 측면에만, 도 4를 참고하면, 바람직하게 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 서로 근접하는 영역의 양 측면 중 하나의 측면에만 위치할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 제3 방사체(37)는 신호 처리 기판(23)에서 수직 방향으로 연장되되, 상측 끝단이 제1 방사체(31)의 상측 끝단보다 아래에 위치하도록 연장되어, 제3 방사체(37)의 높이가 제1 방사체(31)의 높이보다 낮게 구현되도록 제3 방사체(37)의 길이를 산정할 수 있다.
도 5는 도 3의 V2X 안테나의 전기적인 구성을 설명하는 도면이다. 도 5(a)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 물리적 형상을 간단히 설명하고, 도 5(b)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 전기적인 형상에 따른 길이를 설명한다.
도 5(a)를 참고하면, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)는 도전성 재질로 이루어져 방사체로서 동작하며 급전되는 RF 신호를 방사하고 외부로부터 전송되는 RF 신호를 수신한다.
제1 방사체(31)는 일단이 급전부(35)와 전기적으로 연결되며 타단이 전기적으로 개방(open)되고 중앙부분이 휘어져 단면이 소켓 형상으로 구성될 수 있다. 상기 소켓 형상은 진입부(311), 바닥부(313), 그리고 지지부(315)로 구분될 수 있다. 진입부(311)는 통신용 안테나(255)의 결합부(255a)가 가압되어 진입할 때 외측으로 탄성 변형되고 결합부(255a)가 바닥부(313)에 안착되면 진입부(311)의 양 측면은 원래 위치로 복원되어 통신용 안테나(255)의 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다. 바닥부(313)는 상기 결합부(255a)의 형상과 대응되는 형상으로 구현되어, 결합부(255a)가 안착하는 영역이다. 한 쌍의 지지부(315)는 상기 소켓 형상을 지지할 수 있고, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 한 쌍의 지지부(315) 중 일 측의 지지부(315)는 제2 방사체(33)의 수직면(333)과 근접하여 위치할 수 있다.
또한, 제1 방사체(31)는 도 5(a)와 같이 전형적인 소켓 형상이 아닌, 곡면 일부의 곡률이 달라지거나 일부 곡면이 직선화되는 실시예를 포함할 수 있다. 이는 통신용 안테나(255)와의 결합이 용이하도록 제1 방사체(31)의 형상이 통신용 안테나(255)의 결합부(255a) 형상에 대응되게 하기 위함이다.
제2 방사체(33)는 일단이 급전부(35)와 전기적으로 연결되며 타단이 전기적으로 개방(open)되고 접은(folded) 형상으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 접은 형상은 직선의 일부가 접혀 굽어진 형상으로, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 'ㄱ'자 형상으로 구현될 수 있다. 상기 'ㄱ'자 형상은 'ㅡ' 형상으로 구현되는 상면(331)과 'ㅣ' 형상으로 구현되는 수직면(333)으로 구분될 수 있다. 상면(331)의 끝단은 전기적으로 개방(open)되고 수직면(333)의 끝단은 급전부(35)와 전기적으로 연결되며, 수직면(333)은 제1 방사체(31)의 한 쌍의 지지부(315) 중 일 측의 지지부(315)와 근접하여 위치할 수 있다. 다만, 제2 방사체(33)의 형상이 'ㄱ'자 형상에 한정되는 것은 아니며, 제1 방사체(31)와 전기적으로 대칭되는 형상으로 구현되는 다양한 실시예를 포함할 수 있다.
급전부(35)는, 도 5(a)를 참고하면, 제1 방사체(31)에 급전 신호를 제공하고 제2 방사체(33)에 접지 전압을 제공하고 있다. 다른 실시예에 따라, 급전부(35)는 제1 방사체(31)에 접지 전압을 제공하고 제2 방사체(33)에 급전 신호를 제공할 수 있다.
도 5(b)를 참고하면, 일 실시예에 따라, 제1 방사체(31)의 전기적인 형상은 대략 육면체 모양으로 형성될 수 있다. 즉, V2X 안테나(257)가 반파장 다이폴 안테나에 대응하는 전기적 특성을 갖는 경우, 제1 방사체(31)의 전기적 육면체의 높이 및 제2 방사체(33)의 일단에서 타단까지 전기적 길이는 각각 방사되는 RF 신호 파장의 1/4에 대응하는 전기적 길이를 갖는다. 따라서, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 전기적 길이에 의해 방사되는 RF 신호의 주파수(파장)가 결정된다.
도 6은 도 3의 V2X 안테나의 구성요소 상호 간 바람직한 배치를 설명하는 도면이다. 또한, 도 6은 도 3에서 상측(A 방향)에서 바라봤을 때, V2X 안테나의 구성요소 상호 간 배치도면일 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1 방사체(31)와 제2 방사체(33)는 상호 간 소정 간격(A) 이격되어 위치할 수 있다. 바람직하게는, 제2 방사체(33)가 제1 방사체(31)로부터, 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 1/10에 해당하는 거리만큼 이격되게 위치할 수 있다.
또한, 제3 방사체(37)는 제1 방사체(31)와 제2 방사체(33)로부터 소정 간격(T) 이격되어 위치할 수 있다. 바람직하게는, 제3 방사체(37)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 1/4에 해당하는 거리만큼 이격되게 위치한다.
또한, 제3 방사체(37)의 전기적 길이(L)는 방사되는 RF 신호 파장의 1/4에 대응될 수 있으며, 바람직하게는 방사되는 RF 신호 파장의 1/4에 0.92를 곱한 값으로 구현될 수 있다.
상기와 같은 전기적 길이(L)를 갖는 제3 방사체(37)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 일단이 제1 방사체(31)의 끝단에 도달하지 못하고, 타단은 제2 방사체(33)의 끝단에 대응되어, 제3 방사체(37)의 전체 길이가 제1 방사체(31)의 끝단부터 제2 방사체(33)의 끝단까지 사이 거리보다 짧게 구현될 수 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 상기와 같은 전기적 길이(L)를 갖는 제3 방사체(37)는 제1 방사체(31)의 끝단부터 제2 방사체(33)의 끝단까지 사이의 임의의 지점에 위치할 수 있다.
도 7은 도 6의 제3 방사체의 전기적 길이(L)에 따른 방사 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7에서, 가로축은 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 변화에 따른 제3 방사체(37)의 전기적 길이(L=λ/4×0.92)의 변화이고, 세로축은 제3 방사체(37)의 전기적 길이(L)의 변화에 따른 방사체의 방사 효율(%)를 나타낸다. 구체적 수치는 하기 <표 1>과 같다.
Figure PCTKR2018004579-appb-I000001
<표 1>
도 7 및 표 1을 참고하면, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 하한은 0.17m 이상 또는 0.18m 이상 또는 0.21m 이상을 포함할 수 있고, 상한은 0.25m 이하 또는 0.27m 이하 또는 0.28m 이하를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)은 0.17m 이상 0.28m 이하의 범위를 포함할 수 있는데, 상기 RF 신호 파장(λ)에 따른 제3 방사체(37)의 전기적 길이(0.0391m≤L≤0.0644m)에서 방사 효율(ex, 40% 이상)이 우수하게 유지될 수 있다.
도 8은 도 6의 제1 방사체 및 제2 방사체 상호 간 간격(A)에 따른 방사 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8에서, 가로축은 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 변화에 따른 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 이격 거리(A=λ/10)의 변화이고, 세로축은 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 이격 거리(A)의 변화에 따른 방사체의 방사 효율(%)를 나타낸다. 구체적 수치는 하기 <표2>와 같다.
Figure PCTKR2018004579-appb-I000002
<표 2>
도 8 및 표 2를 참고하면, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)의 하한은 0.075m 이상 또는 0.080m 이상 또는 0.090m 이상을 포함할 수 있고, 상한은 0.105m 이하 또는 0.0135m 이하 또는 0.155m 이하를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)로부터 방사되는 RF 신호 파장(λ)은 0.075m 이상 0.155m 이하의 범위를 포함할 수 있는데, 상기 RF 신호 파장(λ)에 따른 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)의 이격 거리(0.0075m≤A≤0.0155m)에서 방사 효율(ex, 40% 이상)이 우수하게 유지될 수 있다.
도 9는 도 3의 제1 방사체의 형상에 대한 일 실시예를 보여주는 도면이며, 도 10은 도 3의 제1 방사체의 형상에 대한 다른 실시예를 보여주는 도면이며, 도 11은 도 3의 제1 방사체의 형상에 대한 또 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 9 내지 도 11에서, 제1 방사체(31)는 탄성 재질로 구성되어 결합부(255a)와 볼-소켓 유닛을 형성하는 다양한 실시예를 포함한다. 한편, 도 9 내지 도 11에 제2 방사체(33)는 도시되지 않았으나, 제2 방사체(33)는 도 3에 도시된 형상으로 도 9 내지 도 11에 도시된 제1 방사체(31)와 한 쌍을 이루어 방사체로 동작할 수 있다.
도 9 내지 도 11에서, 제1 방사체(31)는 다양한 모양의 소켓구조로 형성되어 볼 형상의 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다.
도 9(a)를 참고하면, 일 실시예에 따라, 결합부(255a)는 전형적인 볼 형상이 아니라, 결합시 이탈을 방지하기 위해 일부 영역이 내측으로 만곡되어 전체적으로 절구 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방사체(31)는 상기 결합부(255a) 형상에 대응되도록 곡면 일부의 곡률이 달라지거나 일부 곡면이 직선화되어 결합부(255a)의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성될 수 있다. 이는 통신용 안테나(255)와의 결합이 용이하도록 제1 방사체(31)의 형상이 결합부(255a)의 형상에 대응되도록 하기 위함이다.
보다 상세하게 설명하면, 도 9(b)에서, 결합부(255a)는 내측으로 만곡된 부분(C)에서 돌출부분(P)으로 이어지는 면이 수평면과 예각(α°< 90°)을 이루고, 돌출부분(P)에서 하측으로 다시 만곡되는데, 이때 돌출부분(P)에서 하측으로 만곡되는 면은 제1 방사체(31)와의 결합을 용이하게 하는 가이드부(2551)이다.
제1 방사체(31)는 상 방향으로 개구되고, 좌우 방향 단면의 중심은 소켓 형상으로 형성되어 단면 전체가 알파벳 'M' 모양과 유사하고 단면 중심부는 소켓 모양으로 형성될 수 있다.
상기 소켓 형상은 진입부(311), 바닥부(313), 그리고 지지부(315)로 구분될 수 있다. 도 9(b)와 같이, 한 쌍의 진입부(311)는, 양 측면 사이 간격인 진입 직경(L1)이 결합부(255a)의 돌출부분(P)의 직경(L2)보다 소정간격 작게 형성됨으로써, 한 쌍의 진입부(311)의 양 측면은 통신용 안테나(255)의 결합부(255a)가 가압되어 진입할 때 외측으로 탄성 변형되고 결합부(255a)가 바닥부(313)에 안착되면 진입부(311)의 양 측면은 원래 위치로 복원되어 통신용 안테나(255)의 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다. 바닥부(313)는 상기 결합부(255a)의 형상에 대응되는 형상으로 구현되어 결합부(255a)가 안착하는 영역으로, 바닥부(313)의 내부 직경(L3)은 결합부(255a)의 직경(L2)에 대응되게 형성되거나(L2=L3), 조금 크게 형성될 수 있다(L2<L3). 지지부(315)는 상기 소켓 형상을 지지할 수 있다.
따라서, 제1 방사체(31)가 도 9와 같은 형상으로 구현됨으로써, 결합부(255a)를 가압하여 제1 방사체(31)에 착탈시 제1 방사체(31)의 진입부(311)의 양 측면이 탄성 변형되어 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다.
도 10을 참고하면, 다른 실시예에 따라, 결합부(255a)는 전형적인 볼 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방사체(31)는 상기 결합부(255a)의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성될 수 있다. 이는 통신용 안테나(255)와의 결합이 용이하도록 제1 방사체(31)의 형상이 결합부(255a)의 형상에 대응되도록 하기 위함이다.
보다 상세하게 설명하면, 도 10에서, 결합부(255a)는 전형적인 볼 형상으로 형성되어, 구심을 지나는 직경에서 하부 곡면부분은 제1 방사체(31)와의 결합을 용이하게 하는 가이드부(2551)이다.
제1 방사체(31)는 전체적으로 육면체로 형성되고 육면체 상 측면에 개구부(31a)가 형성되고, 내부에 결합부(255a)가 삽입고정되는 삽입홈(31b)이 함입되어 형성되며, 전체적으로 결합부(255a)의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성될 수 있다.
상기 소켓 형상은 진입부(311), 그리고 바닥부(313)로 구분될 수 있다. 도 도 10과 같이, 진입부(311)는, 양 측면 사이 간격인 진입 직경(L1)이 결합부(255a)의 돌출부분(P)의 직경(L2)보다 소정간격 작게 형성됨으로써, 진입부(311)의 양 측면은 통신용 안테나(255)의 결합부(255a)가 가압되어 진입할 때 외측으로 탄성 변형되고 결합부(255a)가 바닥부(313)에 안착되면 진입부(311)의 양 측면은 원래 위치로 복원되어 통신용 안테나(255)의 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다. 바닥부(313)는 상기 결합부(255a)의 형상에 대응되는 구 형상으로 구현되어 결합부(255a)가 안착하는 영역으로, 바닥부(313)의 구심을 지나는 내부 직경(L3)은 결합부(255a)의 구심을 지나는 직경(L2)에 대응되게 형성되거나(L2=L3), 조금 크게 형성될 수 있다(L2<L3).
제1 방사체(31)가 도 10과 같은 형상으로 구현됨으로써, 결합부(255a)를 가압하여 제1 방사체(31)에 착탈시 제1 방사체(31)의 진입부(311)의 양 측면이 탄성 변형되고 결합부(255a)의 볼 형상에 대응되는 바닥부(313)가 결합부(255a)와 결합할 수 있다.
도 11을 참고하면, 또 다른 실시예에 따라, 결합부(255a)는 전형적인 볼 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방사체(31)는 상기 결합부(255a)의 볼 형상에 대응되도록 단면이 소켓 형상으로 구성될 수 있다. 이는 통신용 안테나(255)와의 결합이 용이하도록 제1 방사체(31)의 형상이 결합부(255a)의 형상에 대응되도록 하기 위함이다.
보다 상세하게 설명하면, 도 11에서, 결합부(255a)는 전형적인 볼 형상으로 형성되어, 구심을 지나는 직경에서 하부 곡면부분은 제1 방사체(31)와의 결합을 용이하게 하는 가이드부(2551)이다.
제1 방사체(31)는 일측에서 타측까지 연장되는 하나의 평면으로 형성할 수 있으며, 진입부(311), 연장부(317), 그리고 바닥부(315)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 진입부(311)는 결합부(255a)와 착탈 가능하게 마련될 수 있고, 연장부(317)는 바닥부(315)로부터 연장되며 형상이 대칭되는 마주보는 한 쌍으로 구현되고, 미리 설정된 간격으로 이격되어 결합부(255a)가 안착하는 삽입공간을 형성할 수 있다. 바닥부(315)는 제1 방사체(31)를 지지하며, 결합부(255a)의 하면이 안착될 수 있다.
도 11을 참고하면, 한 쌍의 진입부(311)는 연장부(317)로부터 라운드가 형성되게 연장되며 중심으로부터 가장자리로 갈수록 이격되는 간격이 증가하도록 구성되어 서로 대향하는 부분이 볼록하게 구성될 수 있다. 즉, 연장부(317)로부터 멀어질수록 한 쌍의 연장부(31d) 사이의 이격 간격이 감소하다 다시 증가하도록 라운드가 형성될 수 있다.
또한, 한 쌍의 진입부(311)의 중심에서의 이격되는 간격(L1)은 결합부(255a)의 구심을 지나는 직경(L2)보다 소정간격 작게 형성되어 결합부(255a)를 가압하여 제1 방사체(31)에 착탈시 한 쌍의 진입부(311)가 탄성 변형되어 결합부(255a)와 탄성 결합할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따라 V2X 안테나에서 방사되는 빔패턴을 보여주는 도면이다. 도 12(a)는 종래 5.8 GHZ 안테나 빔 패턴을 보여주는 예시 도면이고, 도 12(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 5.8 GHZ 안테나 빔 패턴을 보여주는 예시 도면이다.
도 12(a)를 참고하면, 종래 차량용 안테나 장치가 샤크 핀 안테나(Shark Fin Type)로 구현되는 경우, 샤크 핀 안테나에서는 차량 루프(Roof)를 GND로 활용하는 경우가 많다. 차량 루프(Roof)에 안테나 장치가 배치될 경우, 5.8 GHZ의 고주파의 빔 패턴은 그라운드에 반사되어, 도 12(a)에 표시된 화살표 방향과 같이 빔 피크가 위쪽으로 나타나게 되어 차량 간 통신에 적합한 수평면 방향의 방사가 원활하지 못하다는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 차량 루프에 장착된 차량용 안테나 장치(20) 간의 원활한 통신을 위해서 수평면에 대하여 최적 방사가 이루어지도록 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)가 배열되는 방향의 양 측면 또는 일 측면에 제3 방사체(37)를 포함하고 있다. 즉, 제3 방사체(37)는 제1 방사체(31) 및 제2 방사체(33)에서 방사되는 빔 패턴을 제어하여 차량의 전후방 방향으로 지향성을 높여 차량 간 통신이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
도 12(b)를 참고하면, 일 실시예에 따라, V2X 안테나(257)는 차량간 통신(V2X)에 최적화를 위해 약 5.8 GHZ 대역(ex, WAVE 주파수)에서 제3 방사체(37)를 통한 빔 틸팅으로 수평각에 최적화된 안테나를 제공할 수 있다. 도 12(b)는, 제3 방사체(37)의 제어로 안테나의 빔을 전후방으로 유도하여 수평방향에 대해 최적 방사 패턴이 형성되어 V2X 통신에 적합한 빔 패턴을 구현할 수 있음을 보이고 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (15)

  1. 차량용 안테나 장치에 있어서,
    신호 처리 기판과 연결되는 제 1 안테나; 및
    상기 제 1 안테나를 통해 상기 신호 처리 기판에 연결되고 상기 제 1 안테나와 다른 주파수 대역에서 동작하는 제 2 안테나;를 포함하고,
    상기 제 1 안테나는,
    상기 제 2 안테나의 일단을 착탈 가능하게 고정하는 제1 방사체;
    상기 제1 방사체와 함께 다이폴 안테나로서 동작하는 제2 방사체; 및
    상기 제1 방사체 및 제2 방사체에서 방사되는 빔 패턴을 제어하는 제3 방사체;
    를 포함하는 차량용 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 방사체는,
    신호 처리 기판의 연직 방향으로 연장되는 지지대;를 포함하고
    상기 제3 방사체는 상기 지지대에 수직하게 결합되어 상기 제1 방사체 및 제2 방사체가 배열되는 방향의 양 측면 또는 일 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 방사체는,
    상기 제1 방사체 및 제2 방사체로부터 방사되는 신호 파장의 1/4배에 0.92를 곱한 값에 대응하는 전기적 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 파장은,
    0.17m 내지 0.28m의 범위 내인 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 방사체는,
    신호 처리 기판의 연직 방향으로 연장되게 형성되고 제1 방사체 및 제2 방사체가 서로 근접하는 영역의 양 측면 또는 일 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 방사체는,
    상기 제1 방사체 및 제2 방사체로부터 방사되는 신호 파장의 1/4배에 해당하는 거리만큼 이격 되게 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 안테나를 가압하여 상기 제1 방사체에 착탈시 상기 제1 방사체가 탄성 변형되어 상기 제 2 안테나의 일단과 탄성 결합하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 방사체는,
    상기 제 2 안테나와 탄성 결합하기 위해 상기 제 2 안테나 일단의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성되고
    상기 소켓 형상의 진입 직경은 상기 볼 형상의 직경보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 방사체는,
    도전성 재질의 금속 판으로서 일단이 급전부와 전기적으로 연결되며 타단이 전기적으로 개방되고 중앙부분이 휘어져 단면이 소켓 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 방사체는, 도전성 재질의 육면체로서 상 측면에 개구부가 형성되고 내부에 삽입홈이 함입되어 형성되며,
    상기 개구부의 진입 직경은 상기 제 2 안테나 일단의 볼 형상의 직경보다 작게 형성되고 상기 삽입홈은 상기 제 2 안테나 일단의 볼 형상에 대응되는 소켓 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 방사체는,
    베이스부; 및
    상기 베이스부로부터 연장되고 서로 대향하는 부분이 볼록한 한 쌍의 연장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 연장부는,
    미리 설정된 간격으로 이격되고 탄성 변형 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 방사체는,
    일단이 급전부와 전기적으로 연결되고 타단이 전기적으로 개방되며 접은 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체는,
    상기 제1 방사체 및 제2 방사체로부터 방사되는 신호 파장의 1/10배에 해당하는 거리만큼 이격 되게 상호 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 신호 파장은,
    0.075m 내지 0.155m의 범위 내인 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
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