KR101388126B1 - 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드의 상부면상에 장착되는 차량용 방송안테나에 있어서, 상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지는 메인방사부와; 상기 메인방사부와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 메인방사부와 커플링 결합하도록 상기 메인방사부와 소정간격 이격된 채 평행하게 형성되는 서브방사부; 및 상기 메인방사부의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 형성되는 익스텐디드 방사부;를 포함하여 이루어지고, 상기 메인방사부와 상기 서브방사부는 서로 일대일 대응되는 헬리컬방사체를 각각 복수개 구비하고, 상기 메인방사부와 서브방사브의 일대일 대응되는 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링결합하여 다중주파수대역에서 동작하며, 상기 메인방사부와 상기 서브방사부 및 상기 익스텐디드 방사부가 이루는 전체적인 안테나 구조체 크기는 상기 다중주파수대역에서 동작하는 각각의 단일 안테나 구조체 비해 상대적으로 사이즈가 더 크게 형성된다.
따라서, 본 발명은 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상에 동일한 형상의 PCB형태로 형성되며 상호간에 소정간격 이격되는 메인방사부와 서브방사부를 구비하고 상기 메인방사부와 서브방사부에 일대일 대응되는 헬리컬 방사체를 각각 복수개 형성하여 상기 일대일대응되는 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 커플링결합하게 함으로써 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 메인방사부와 서브방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체를 각각 커플링 결합구조로 형성하고 복수개의 탑로딩부를 포함하는 익스텐디드 방사부를 구비하여 방사효율을 향상시킴으로써 제한된 공간내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 상기 메인방사부의 복수개의 헬리컬 방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 대역저지필터부와 상기 대역저지필터부를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 익스텐디드 방사부를 포함하여 신호간섭을 방지하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

Description

차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나 { Multi-Band Broadcasting Antenna for Shark Fin Type Antenna Apparatus}

본 발명은 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상에 상호간에 서로 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 커플링 결합되는 메인방사부와 서브방사부를 구비하고 대역저지필터부와 전도성패턴으로 이루어진 복수개의 탑로딩부를 포함하는 익스텐디드 방사부를 구비하여 다양한 방송주파수대역에서 동작하면서 동시에 간섭신호를 방지하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나에 관한 것이다.

무선통신기술이 발달하면서 자동차에 다양한 종류의 무선통신 안테나가 장착되고 있으며, FM/AM방송 주파수대역에서 동작하는 일반적인 차량용 방송안테나의 경우에 동작주파수대역의 안테나 길이를 만족하기 위하여 모터에 의하여 길이가 조절되고 주로 차량의 외관에 설치되는 모노폴 형태의 리트랙터블 안테나가 사용되어 왔다. 그러나, 이와 같은 리트랙터블 안테나는 자동차의 외관미를 손상시킬 뿐만 아니라 공기저항으로 인하여 주행중에 소음이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주로 차량 뒷유리의 열선주위에 형성되는 글래스 안테나는 외관이 깔끔하고 주행 중 안테나로 인한 소음을 발생시키지 않는 장점이 있으나 로얄티 문제로 차량의 제조단가가 증가하는 문제점이 있으며, 상기 글래스 안테나는 뒷 유리의 고정된 크기에 의하여 슬롯 안테나 방식으로 동작하기 때문에 뒷 유리의 크기가 방송주파수대역의 공진과 상이하게 다른 차량의 경우에는 글래스 안테나 대신에 200mm길이를 갖는 헬리컬 방식의 마이크로 안테나가 방송용 안테나로 사용되었다.

그러나, 상기의 마이크로 안테나는 리트랙터블 안테나와 마찬가지로 차량외관에 설치되어 외관미를 손상시키고 돌출되는 높이로 인하여 주행중에 풍절음과 같은 소음이 발생하며 이를 방지하기 위하여 안테나 길이를 축소할 경우에 방사효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이를 극복하기 위하여 최근에는 외관상 디자인이 수려하면서 동시에 로얄티문제에 있어 제조비용을 절감할 수 있으며 복수개의 안테나를 동시에 장착할 수 있는 차량용 샤크핀 안테나 장치가 주목받고 있으며, 상기 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 방송용 안테나를 장착하려는 시도가 주목받고 있는 것이 현실이다.

그러나, 종래의 차량용 샤크핀 안테나 장치 내부에 차량용 방송안테나를 장착할 경우에 접지면의 크기가 1m의 원판이 사용되면 안테나의 높이가 70mm 이내를 만족해야하는 제한된 공간으로 인하여 상기 차량용 방송안테나는 안테나의 크기가 동작주파수의 λ/16보다 작은 전기적인 소형안테나로 형성된다. 이와 같은 전기적인 소형안테나의 경우에 크기가 작아질수록 안테나의 방사효율이 급격하게 감소되는 문제점이 있기 때문에 제한된 공간내에서 필요한 안테나의 방사효율을 얻기 위해 안테나 방사체의 물리적인 전체길이를 늘리게 되면 동작주파수가 상대적으로 낮은 주파수대역으로 이동하게 되어 요구하는 특정주파수대역을 만족시키기 어렵고 차량의 외관 또한 손상되는 문제점이 있으며, 또한, 서로 다른 주파수대역에서 동작하는 복수개의 안테나가 제한된 공간에서 함께 존재하기 때문에 신호간섭으로 인하여 추가로 장착되는 차량용 방송안테나의 안테나특성과 기존에 설치되어 있는 안테나의 안테나특성이 동시에 저하되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 최근 들어 방송통신기술의 비약적 발전으로 인해 차량 내부에 다양한 주파수대역의 방송서비스를 제공하는 필요성이 증가하고 있으나, 일반적으로 차량용 샤크핀 안테나 장치 내부에 장착되는 차량용 방송안테나의 경우에 일정한 안테나길이를 필요로 하는 헬리컬안테나로 구현되기 때문에 제한된 공간으로 인해 하나 이상의 주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 장착하는데 어려움이 있으며, 특히 헬리컬 안테나의 경우 단일 주파수대역에서 주로 공진이 일어나기 때문에 다른 주파수대역에서 공진을 유발하기 어려워 여러개의 방송용 주파수대역을 확보하는데 용이하지 않은 문제점이 있었다.

따라서, 복수개의 안테나와 차량용 방송안테나가 동시에 장착되는 차량용 샤크핀 안테나 장치 내부의 제한된 공간 내에서 신호간섭을 방지하고 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 확보하기 위한 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

등록특허공보 KR 10-0924520 2009.11.02 , 3쪽 식별번호[2] ~ 3쪽 식별번호[7], 도면 1, 도면 2

따라서, 본 발명은 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상에 동일한 형상의 PCB형태로 형성되며 상호간에 소정간격 이격되는 메인방사부와 서브방사부를 구비하고 상기 메인방사부와 서브방사부에 일대일 대응되는 헬리컬 방사체를 각각 복수개 형성하여 상기 일대일대응되는 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 커플링결합하게 함으로써 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 메인방사부와 서브방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체를 각각 커플링 결합구조로 형성하고 복수개의 탑로딩부를 포함하는 익스텐디드 방사부를 구비하여 방사효율을 향상시킴으로써 제한된 공간내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는데 목적이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 메인방사부의 복수개의 헬리컬 방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 대역저지필터부와 상기 대역저지필터부를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 익스텐디드 방사부를 포함하여 신호간섭을 방지하는 차량용 방송안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드의 상부면상에 장착되는 차량용 방송안테나에 있어서, 상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지는 메인방사부와; 상기 메인방사부와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 메인방사부와 커플링 결합하도록 상기 메인방사부와 소정간격 이격된 채 평행하게 형성되는 서브방사부; 및 상기 메인방사부의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 형성되는 익스텐디드 방사부;를 포함하여 이루어지고, 상기 메인방사부와 상기 서브방사부는 서로 일대일 대응되는 헬리컬방사체를 각각 복수개 구비하고, 상기 메인방사부와 서브방사브의 일대일 대응되는 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링결합하여 다중주파수대역에서 동작하며, 상기 메인방사부와 상기 서브방사부 및 상기 익스텐디드 방사부가 이루는 전체적인 안테나 구조체 크기는 상기 다중주파수대역에서 동작하는 각각의 단일 안테나 구조체 비해 상대적으로 사이즈가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상에 동일한 형상의 PCB형태로 형성되며 상호간에 소정간격 이격되는 메인방사부와 서브방사부를 구비하고 상기 메인방사부와 서브방사부에 일대일 대응되는 헬리컬 방사체를 각각 복수개 형성하여 상기 일대일대응되는 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 커플링결합하게 함으로써 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 메인방사부와 서브방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체를 각각 커플링 결합구조로 형성하고 복수개의 탑로딩부를 포함하는 익스텐디드 방사부를 구비하여 방사효율을 향상시킴으로써 제한된 공간내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 메인방사부의 복수개의 헬리컬 방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 대역저지필터부와 상기 대역저지필터부를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 익스텐디드 방사부를 포함하여 신호간섭을 방지하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 샤크핀 안테나장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나를 개략적으로 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나의 메인방사부와 서브방사부를 나타내는 구성도
도 3은 98MHz에서 공진하는 노멀모드 헬리컬 안테나의 개략적인 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에서와 같이 커플링결합구조를 갖는 헬리컬 안테나를 도 3에 대응되도록 설계한 개략적인 구성도
도 5는 도 4의 헬리컬 안테나를 구성하는 복수개의 헬리컬 도체 중 접지면에 연결되는 헬리컬 도체가 존재하지 않는 경우의 반사계수 그래프
도 6은 도 4의 헬리컬 안테나를 구성하는 복수개의 헬리컬 도체 중 접지면에 연결되는 헬리컬 도체가 존재하는 경우의 반사계수 그래프
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나의 익스텐디드 방사부를 나타내는 사시도
도 8는 도 7의 익스텐디드 방사부를 나타내는 개략적인 구성도
도 9는 도 7 내지 도 8의 익스텐디드 방사부에 구비되는 탑로딩부를 개략적으로 나타내기 위한 평면도
도 10은 도 9의 익스텐디드 방사부에 구비되는 탑로딩부를 구성하는 저지대역필터부를 나타내는 등가회로

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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 샤크핀 안테나장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

본 발명이 실시되는 차량용 방송안테나는 유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 샤크핀 안테나 장치(1)의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드(2)의 상부면상에 장착된다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는, 복수개의 헬리컬 방사체(110-120,210-220)를 각각 구비하는 메인방사부(100)와 서브방사부(200) 및 복수개의 탑로딩부(310,320)를 구비하는 익스텐디드 방사부(300)를 포함한다.

보다 상세하게는, 상기 메인방사부(100)는 상기 메인보드(2)의 일측 끝단부에서 상기 메인보드(2)의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고, 상기 서브방사부(200)는 상기 메인방사부(100)와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 메인방사부(100)와 커플링 결합하도록 상기 메인방사부(100)와 소정간격 이격된 채 평행하게 형성되며, 상기 익스텐디드 방사부(300)는 상기 메인방사부(100)의 상단부에 연결되고 상기 메인보드(2)의 내측 길이방향으로 형성된다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 메인방사부(100)와 상기 서브방사부(200)는 서로 일대일 대응되는 헬리컬방사체를 각각 복수개 구비하고, 상기 메인방사부(100)와 서브방사브(200)의 일대일 대응되는 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링결합하여 FM방송 주파수대역 및 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)방송 주파수대역에서 동시에 동작한다.

이때, 상기 메인방사부(100)와 상기 서브방사부(200) 및 상기 익스텐디드 방사부(300)가 이루는 전체적인 안테나 구조체 크기는 상기 FM방송주파수대역 및 DMB주파수대역에서 동작하는 각각의 단일 안테나 구조체 비해 상대적으로 사이즈가 더 크게 형성되며, 이에 대한 설명은 하기 도 3 내지 도 6에서 상세하게 설명한다.

한편, 상기 메인방사부(100)에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체(110,120)는 메인보드(2)의 급전회로와 접지면에 각각 전기적으로 연결되고 상기 메인보드(2)의 상부방향으로 형성되며 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하여 상기 메인방사부(100)가 커플링급전구조를 가지도록 하며, 상기 메인방사부(100)와 동일한 형상으로 소정간격 이격되는 서브방사부(200)는 요구되는 수신 대역 및 성능에 따라 다양한 사이즈로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 메인방사부(100)와 상기 서브방사부(200) 사이의 간격(D)를 이용하여 커플링 결합되는 커플링양을 조절할 수 있다.

도면에 도시된, 상기 익스텐디드 방사부(300)에 구비되는 복수개의 탑로딩부(310,320)는 상기 메인방사부(100)의 복수개의 헬리컬 방사체(110,120) 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상기 메인보드(2)의 내측 길이방향으로 형성되며 상호간에 서로 커플링 결합된다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 메인방사부(100) 및 서브방사부(200)가 형성되는 방향은 메인보드(2)에 구비된 접지면으로부터의 전자기적 간섭을 줄이기 위하여 메인보드(2)를 기준으로 메인보드(2)의 외측 상부방향으로 소정각도의 기울기를 가지며 형성되는 것이 바람직하며, 상기 메인방사부(100)에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체(110,120)가 형성되는 방향과 상기 익스텐디드 방사부(300)에 구비되는 복수개의 탑로딩부(310,320)가 형성되는 방향이 이루는 각도가 예각을 이루게 된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 메인방사부(100) 및 상기 서브방사부(200)가 제한된 공간을 벗어나지 않도록 상기 메인방사부(100)가 형성되는 메인유전체기판(101)이 메인보드(2)를 기준으로 메인보드(2)의 외측 상부방향으로 95ㅀ 각도의 기울기를 가지며 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 익스텐디드 방사부(300)에 구비되는 상기 복수개의 탑로딩부(310,320)는 각각 적어도 하나 이상의 대역저지필터부(330)와 상기 대역저지필터부(330)를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴(340)을 포함하여 수신대역 이외의 주파수대역에서 동작하는 간섭신호를 제거할 수 있으며, 이에 대한 설명은 하기의 도면 7 내지 10에서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나의 메인방사부와 서브방사부를 나타내는 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메인방사부(100)는 메인보드(2)의 급전회로에 전기적으로 연결되는 급전부(111)를 구비하는 제 1 헬리컬 방사체(110)와, 메인보드(2)의 접지면에 전기적으로 연결되는 접지부(121)를 구비하는 제 2 헬리컬 방사체(120), 및 상기 제 1 헬리컬 방사체(110)와 상기 제 2 헬리컬 방사체(120)가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 형성되는 메인 유전체기판(101)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제 1 헬리컬 방사체(101)와 상기 제 2 헬리컬 방사체(102)는 각각 상기 메인 유전체기판(101)을 관통하여 권회하는 코일형태의 헬리컬 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 메인 유전체기판(101)을 관통하는 비아홀(102)와 상기 메인 유전체기판(101)의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴(103)으로 이루어진다.

또한, 상기 메인방사부(100)와 소정간격 이격되어 동일한 형상으로 평행하게 형성되는 서브방사부(200)는, 도면에 도시된 바와 같이, 제 3 헬리컬 방사체(210)와 제 4 헬리컬 방사체(220) 및 상기 제 3 내지 제 4 헬리컬 방사체(210,220)가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 형성되는 서브유전체기판(201)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제 3 헬리컬 방사체(210)와 상기 제 4 헬리컬 방사체(220)는 각각 상기 메인방사부(100)에 형성되는 제 1 내지 제 2 헬리컬 방사체(110,120)와 동일하게 서브유전체기판(201)을 관통하여 권회하는 코일형태의 헬리컬 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 서브유전체기판(201)을 관통하는 비아홀(102)과 상기 서브유전체기판(201)의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴(103)으로 이루어진다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는, 상기 메인방사부(100)와 서브방사부(200)에 일대일 대응으로 구비된 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링결합하여 FM방송 주파수 대역인 88MHz ~ 108MHz 대역 및 DMB주파수대역인 174MHz ~ 216MHz 대역에서 동작하며, 상기 헬리컬방사체를 이루는 코일형태의 턴수를 조절하여 수신하고자 하는 주파수대역의 안테나길이를 다양하게 조절할 수 있고, 동시에 하기 도면 9에 도시된 상기 메인방사부(100)와 서브방사부(200) 상호간에 이격되는 거리(D)를 조절하여 커플링량을 조절함으로써 주파수대역에 따른 안테나특성을 만족시킨다. 이때, 상기 메인방사부(100)와 상기 서브방사부(200)가 상호간에 서로 커플링 결합되는 이격거리는, 상기 메인방사부(100)와 상기 서브방사부(200)가 결합하여 동작하는 듀얼주파수대역 중 저주파대역인 FM방송 주파수대역의 0.0003λ ~ 0.0007λ인 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 다른 다중대역 차량용 방송안테나는 서로 동일한 형상의 PCB형태로 형성되며 상호간에 소정간격 이격되는 메인방사부와 서브방사부를 구비하고 상기 메인방사부와 서브방사부에 일대일 대응되는 헬리컬 방사체를 각각 복수개 형성하여 상기 일대일대응되는 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 커플링결합하게 함으로써 주파수대역별로 요구되는 안테나특성을 만족하면서 동시에 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

한편, 도 3 내지 도 6를 참조하여 도 2의 메인방사부와 서브방사부가 커플링결합하여 형성되는 헬리컬안테나를 노멀모드 방식의 헬리컬 안테나와 비교함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 방송용안테나와 같이 특정주파수대역에서 동작하는 헬리컬안테나의 길이가 길어지더라도 동일한 주파수대역에서 동작하게 되는 헬리컬안테나를 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 메인방사부와 서브방사부가 커플링결합하여 형성되는 헬리컬안테나가 동작하는 주파수대역 중 FM방송 주파수 대역인 88MHz ~ 108MHz에 대한 설명으로 한정하며, DMB방송 주파수 대역에 대한 반복적인 설명은 생략한다.

도 3은 98MHz에서 공진하는 노멀모드 헬리컬 안테나의 개략적인 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 노멀모드 헬리컬 안테나는 FM방송주파수대역의 중심주파수인 98MHz에서 공진하며 급전신호가 인가되는 단일의 헬리컬도체가 지름이 15mm 이고 높이가 60mm이며 1mm간격으로 배치된 두 개의 원통 표면상에 연속하여 형성되는 것으로 가정하였다.

도 4는 본 발명의 일실시예에서와 같이 커플링결합구조를 갖는 헬리컬 안테나를 도 3에 대응되도록 설계한 개략적인 구성도이다.

도 3에 대응되는 간접커플링 급전구조를 갖는 헬리컬 안테나는 도 3의 노멀모드 헬리컬 안테나가 차지하는 공간과 동일한 공간을 차지하도록 상호간에 소정간격 이격된 채 형성되는 복수개의 헬리컬 도체가 각각 급전회로와 접지면에 전기적으로 연결된 채 표면에 각각 형성되는 지름이 15mm 이고 높이가 60mm인 두 개의 원통을 1mm간격으로 배치 구성하고, 또한, 상기 두 개의 헬리컬 도체길이는 접지면에 연결되는 헬리컬 도체가 없을 경우에 각각 FM주파수대역의 중심주파수보다 낮은 74MHz에서 공진하도록 설계하였다.

도 5 와 도 6은 도 4의 헬리컬 안테나를 구성하는 복수개의 헬리컬 도체 중 접지면에 연결되는 헬리컬 도체가 존재하지 않는 경우와 존재하는 경우의 반사계수 그래프를 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 74MHz에서 공진하는 두개의 헬리컬방사체가 본 발명의 일실시예에서와 같이 각각 급전회로와 접지면에 전기적으로 연결되고 전자기적으로 결합하게 되면 98MHz에서 공진이 일어나는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나와 같이, 메인방사부와 서브방사부가 커플링 결합되고 상기 메인방사부와 서브방사부에 각각 구비된 복수개의 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 커플링결합하여 형성되는 헬리컬안테나는 노멀모드 방식의 헬리컬 안테나에 비하여 제한된 공간내에서 안테나의 길이를 증가시키더라도 수신하고자 하는 특정주파수대역에서 동작하게 설계할 수 있다.

한편, 일반적인 노멀모드 방식의 헬리컬 안테나에서는 나선 스프링 구조로 인하여 자기장이 서로 더해져 전기장에 비해 상대적으로 높은 밀도의 자기장이 형성되고 이로 인해서 방사효율이 저하되기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는 전기장의 세기를 증가시켜 방사효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 본 발명의 일실시예에서와 같이 커플링급전구조를 갖는 복수개의 헬리컬 방사체(110,120)를 구비하는 메인방사부(100)에 각각 전기적으로 연결되는 복수개의 탑로딩부(310,320)를 포함하는 익스텐디드 방사부(300)를 구비한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 방송안테나의 익스텐디드 방사부를 나타내는 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 익스텐디드 방사부(300)는, 메인방사부(100)의 제 1 헬리컬 방사체(110)의 끝단에 전기적으로 연결되는 제 1 탑로딩부(310)와, 상기 메인방사부(100)의 제 2 헬리컬 방사체(120)의 끝단에 전기적으로 연결되는 제 2 탑로딩부(320), 및 상기 제 1 탑로딩부(310)와 상기 제 2 탑로딩부(320)가 표면상에 형성되는 익스텐디드 유전체기판(도면부호 미기재)을 포함하여 이루어진다.

보다 상세하게는, 상기 제 1 내지 제 2 탑로딩부(310,320)는 각각 적어도 하나 이상의 대역저지필터부(330)와 상기 대역저지필터부(330)를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴(340)을 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 대역저지 필터부(330)는, 본 발명의 일실시예에 따른 방송용 안테나가 동작하는 주파수대역의 신호와는 다른 주파수대역에서 동작하는 간섭신호를 제거하기 위하여 적어도 하나 이상의 대역저지필터(331)를 구비하고, 상기 익스텐디드 방사부(120)를 구성하는 제 1 내지 제 2 탑로딩부(310,320)가 전기적으로 연결되는 메인방사부(100)의 각 헬리컬 방사체(111,120)의 끝단에 대응되는 임피던스정합소자(332)를 구비한다.

또한, 상기 제 1 내지 제 2 탑로딩부(310,320)를 구성하는 복수개의 전도성패턴(340)은 각각, 방송용 안테나가 동작하는 신호와는 다른 주파수대역에서 동작하는 간섭신호 중 가장 높은 주파수대역에서 동작하는 동작주파수의 λ/8 이하의 길이로 형성된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는, 메인방사부(100)를 구성하는 메인유전체기판(101)의 양면상에 각각 연결패턴(104)을 구비하며, 상기 연결패턴(104)를 통하여 상기 제 1 헬리컬 방사체(110)와 제 1 탑로딩부(310)가 전기적으로 연결되고 상기 제 1 헬리컬 방사체(110)와 서브방사부(200)의 제 3 헬리컬 방사체(210)가 커플링결합되어 제 1 헬리컬 안테나(도면부호 미기재)가 형성되고, 동일한 과정을 통하여 상기 제 2 헬리컬 방사체(120)와 제 2 탑로딩부(320)가 전기적으로 연결되고 상기 제 2 헬리컬 방사체(120)와 서브방사부(200)의 제 4 헬리컬 방사체(220)가 커플링결합되어 제 2 헬리컬안테나(도면부호 미기재)가 형성되기 때문에, 결과적으로, 상기 제 1 헬리컬안테나와 상기 제 2 안테나헬리컬안테나가 각각 급전부와 접지면에 전기적으로 연결된 채 상호간에 서로 전체적으로 커플링 결합함으로써 상기 도 3 내지 도 6에서 설명한 바와 같이 동작주파수 대역인 FM방송 주파수대역 및 DMB방송 주파수대역의 안테나 길이보다 상대적으로 더 크게 설계될 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에서는 FM방송 및 DMB방송 주파수대역에서 동작하는 다중대역 차량용 방송안테나를 설계 하였으며, 본 발명의 일실시예에서와 같이 두 개의 안테나부를 커플링에 의해서 결합한 안테나는 도 3 내지 도 6에서 설명한 바와 같이 각각의 안테나부를 형성하는 안테나길이에 해당하는 주파수보다 높은 주파수대역에서 동작하기 때문에 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송용 안테나는 특정주파수대역에서의 안테나 길이를 증가시켜 대역폭을 개선함으로써 방사효율이 향상된 방송안테나를 형성하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는 메인방사부와 서브방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체를 각각 커플링 결합구조로 형성하고 복수개의 탑로딩부를 포함하는 익스텐디드 방사부를 구비하여 방사효율을 향상시킴으로써 제한된 공간내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

한편, 이외에도, 일반적으로 FM방송용 안테나외에 AM방송용 안테나는 파장이 길기 때문에 차량용 안테나에서 주파수를 튜닝하는 것이 어려우나 본 발명에 따른 다중대역 차량용 방송안테나에서는 필요에 따라 헬리컬방사체를 구성하는 코일의 권선수를 조절하여 AM방송을 동시에 수신하게 할 수 있다.

도 8 내지 도 10을 참조하여 도 7의 익스텐디드 방사부를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 8는 도 7의 익스텐디드 방사부를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 9는 도 7 내지 도 8의 익스텐디드 방사부에 구비되는 탑로딩부를 개략적으로 나타내기 위한 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일시시예에서 상기 익스텐디드 방사부(300)를 구성하는 상기 익스텐디드 유전체기판은, 상기 제 1 탑로딩부(310)와 상기 제 2 탑로딩부(320)의 일부분이 상호간에 서로 커플링 결합하며 메인보드(2)의 길이방향으로 양면상에 각각 형성되는 익스텐디드 공통유전체기판(301)과, 제한된 공간내에서 안테나 전체의 크기를 줄이기 위하여 상기 공통유전체기판(301)의 양면상에 형성된 제 1 탑로딩부(310)와 제 2 탑로딩부(320)의 일부분을 제외한 각각의 나머지 부위가 상기 제 1 탑로딩부(310)와 제 2 탑로딩부(320)의 일부분이 형성되는 방향과 반대방향으로 연속하여 일측면상에 형성되는 복수개의 익스텐디드 독립유전체기판(302)으로 이루어진다

여기서, 상기 제 1 탑로딩부(310)와 상기 제 2 탑로딩부(320)가 상기 공통 유전체기판(301)의 양면상에서 상호간에 서로 커플링 결합되는 길이(d)를 조절하여 커플링량을 조절함으로써 방사효율을 조절할 수 있다.

도 10은 도 9의 익스텐디드 방사부에 구비되는 탑로딩부를 구성하는 저지대역필터부를 나타내는 등가회로이다.

본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는 제한된 공간내에서 안테나 전체의 크기를 줄이기 위하여 칩커패시터와 칩인덕터로 이루어진 적어도 하나 이상의 LC공진필터를 이용하여 대역저지필터(331)를 형성하고 칩커패시터를 이용하여 임피던스정합소자(332)를 형성한다.

이때, 상기 LC공진필터는 본 발명의 일실시예에서, 간섭신호가 복수개일 경우에 다른 주파수대역에서 동작하는 간섭신호의 동작주파수에 일대일 대응되도록 복수개의 대역저지필터(331)가 직렬로 형성되거나, 본 발명에 따른 방송용 안테나가 동작하는 주파수대역만 통과시킬수 있도록 DMB방송 주파수대역의 최고 주파수대역인 216MHz 이하의 주파수대역만 통과시키는 단일의 저역통과필터로 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 차량용 방송안테나는 메인방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되면서 적어도 하나 이상의 대역저지필터부와 상기 대역저지필터부를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 익스텐디드 방사부를 포함하여 신호간섭을 방지하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

상기와 같이, 본 발명은 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하는 메인보드의 상부면상에 동일한 형상의 PCB형태로 형성되며 상호간에 소정간격 이격되는 메인방사부와 서브방사부를 구비하고 상기 메인방사부와 서브방사부에 일대일 대응되는 헬리컬 방사체를 각각 복수개 형성하여 상기 일대일대응되는 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 커플링결합하게 함으로써 다양한 방송주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 메인방사부와 서브방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체를 각각 커플링 결합구조로 형성하고 복수개의 탑로딩부를 포함하는 익스텐디드 방사부를 구비하여 방사효율을 향상시킴으로써 제한된 공간내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 메인방사부의 복수개의 헬리컬 방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 적어도 하나 이상의 대역저지필터부와 상기 대역저지필터부를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴이 형성된 복수개의 탑로딩부를 구비하는 익스텐디드 방사부를 포함하여 신호간섭을 방지하는 차량용 방송안테나를 제공하는 효과가 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.

1 : 차량용 샤크핀 안테나 장치 2 : 메인보드
100 : 메인방사부 110, 120 : (제 1,제 2) 헬리컬 방사체
111 : 급전부 121 : 접지부
101 : 메인유전체기판 102 : 비아홀
103 : 전도성 라인패턴 104 : 연결패턴
200 : 서브방사부 210, 220 : (제 3,제 4) 헬리컬 방사체
201 : 서브유전체기판 300 : 익스텐디드방사부
310, 320 : (제 1,제 2) 탑로딩부 301 : 공통유전체기판
302 : 독립유전체기판 330 : 대역저지필터부
331 : 대역저지필터 332 : 임피던스 정합소자
340 : 전도성패턴

Claims (9)

1. 유선형의 돔 형태로 형성되는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 위치하고 급전회로와 접지면이 형성된 메인보드의 상부면상에 장착되는 차량용 방송안테나에 있어서,
   상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드의 상부면 방향으로 형성되며 전체적으로 삼각형상을 갖는 PCB형태로 이루어지는 메인방사부와;
   상기 메인방사부와 동일한 형상을 갖는 PCB형태로 이루어지고 상기 메인방사부와 커플링 결합하도록 상기 메인방사부와 소정간격 이격된 채 평행하게 형성되는 서브방사부; 및
   상기 메인방사부의 상단부에 연결되고 상기 메인보드의 내측 길이방향으로 형성되는 익스텐디드 방사부;를 포함하여 이루어지고,
   상기 메인방사부와 상기 서브방사부는 서로 일대일 대응되는 헬리컬방사체를 각각 복수개 구비하고, 상기 메인방사부와 서브방사브의 일대일 대응되는 헬리컬방사체가 상호간에 서로 커플링결합하여 다중주파수대역에서 동작하며, 상기 메인방사부와 상기 서브방사부 및 상기 익스텐디드 방사부가 이루는 전체적인 안테나 구조체 크기는 상기 다중주파수대역에서 동작하는 각각의 단일 안테나 구조체 비해 상대적으로 사이즈가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 메인방사부는,
   상기 메인보드의 급전회로에 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 제 1 헬리컬 방사체와;
   상기 메인보드의 접지면에 전기적으로 연결되는 접지부를 구비하는 제 2 헬리컬 방사체; 및
   상기 제 1 헬리컬 방사체와 상기 제 2 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하는 구조로 형성되는 메인 유전체기판;을 포함하여 이루어지고,
   상기 제 1 헬리컬 방사체와 상기 제 2 헬리컬 방사체는 각각 헬리컬 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 메인 유전체기판을 관통하는 비아홀과 상기 메인 유전체기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 서브방사부는,
   상기 메인방사부에 구비된 복수개의 헬리컬 방사체에 일대일대응되는 복수개의 헬리컬 방사체가 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 커플링 결합하는 구조로 형성되는 서브 유전체기판을 포함하고,
   상기 복수개의 헬리컬 방사체는 각각 헬리컬 나선구조를 가지며 형성되도록 상기 서브 유전체기판을 관통하는 비아홀과 상기 서브 유전체기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 익스텐디드 방사부는,
   상기 메인방사부에 구비되는 복수개의 헬리컬 방사체 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 상호간에 서로 커플링 결합되는 복수개의 탑로딩부를 구비하고,
   상기 복수개의 탑로딩부는 각각 적어도 하나 이상의 대역저지필터부와 상기 대역저지필터부를 사이에 두고 형성되는 복수개의 전도성패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 익스텐디드 방사부는,
   상기 복수개의 탑로딩부를 구성하는 제 1 탑로딩부 및 제 2 탑로딩부가 표면상에 형성되는 익스텐디드 유전체기판을 포함하고,
   상기 익스텐디드 유전체기판은, 상기 제 1 탑로딩부와 상기 제 2 탑로딩부의 일부분이 상호간에 서로 커플링 결합하며 양면상에 각각 형성되는 익스텐디드 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 익스텐디드 독립유전체기판으로 이루어져 전체적으로 미앤더라인 형상을 갖도록 구불구불하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 익스텐디드 방사부에 포함된 각각의 탑로딩부를 구성하는 상기 적어도 하나 이상의 대역저지 필터부는,
   간섭신호를 제거하는 적어도 하나 이상의 대역저지필터와 상기 각각의 탑로딩부가 전기적으로 연결되는 각 헬리컬 방사체의 끝단에 대응되는 임피던스정합소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인방사부와 상기 서브방사부가 상호간에 서로 커플링 결합되는 이격거리를 조절하여 커플링량을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 메인방사부와 상기 서브방사부가 상호간에 서로 커플링 결합되는 이격거리는,
   상기 메인방사부와 상기 서브방사부가 결합하여 동작하는 듀얼주파수대역 중 저주파대역의 0.0003λ ~ 0.0007λ인 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나 장치의 내부에 장착되는 다중대역 차량용 방송안테나

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