KR20180121372A - 차량용 안테나 장치 - Google Patents

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KR20180121372A
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최승호
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Abstract

차량용 안테나 장치에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는, 복수의 단위 안테나 소자가 일정 방향으로 배열되어 상방 지향성을 가지는 지향성 안테나; 및 상기 지향성 안테나의 수직 상공에 설치되며, 상기 지향성 안테나에서 상방으로 방사되는 방사 전파를 측방으로 반사하여 전 방위적으로 확산시키는 전파 확산 구조체를 포함함으로써, 5G 이동 통신에 적용 가능하고 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 가지면서도 안테나 구조를 소형화 및 단순화할 수 있다.

Description

차량용 안테나 장치{Antenna device for vehicle}
본 출원은 2017년 04월 28일에 출원된 한국 특허출원 제10-2017-0055432호를 기초로 한 우선권 주장을 수반하며, 해당 특허출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 차량용 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 5G 이동 통신에 적용 가능한 무지향성 차량용 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 안테나는 차량에서 사용되는 무선 통신 기기들의 통신을 위해 차량의 내·외부에 장착되는 다양한 종류의 안테나를 말한다. 최근, 기존 이동 통신 인프라의 트래픽이 한계에 도달함에 따라 5G(5th generation mobile communications) 기술이 제안된 바 있으며, 이러한 5G 이동 통신에 적용할 수 있는 차량용 안테나 기술에 대한 관심과 연구가 급증하고 있다.
그러나, 한국 공개특허공보 제10-2012-0107664호에 개시된 바와 같이, 소위 헬리컬 안테나(helical antenna)를 사용하는 기존 기술들은, 송·수신 면적이 협소하여 공급 전력에 대한 방사 전파 전력의 비율인 방사 효율이 떨어지며, 특히 28GHz 이상의 초고주파 대역 신호를 송수신하는 5G 이동 통신에 적용하기 곤란한 문제가 있다.
또한, 기존의 지향성 안테나(array antenna)는, 고주파 대역 신호의 송수신과 소정 범위의 빔 트랙킹(beam tracking)이 가능하기는 하지만, 기본적으로 고 지향성을 가지기 때문에 차량용 안테나에 요구되는 무지향성(omnidirectional)을 확보할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 5G 이동 통신에 적용 가능하고 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 가지면서도 안테나 구조를 소형화 및 단순화하는 차량용 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는, 일정 방향으로 전파를 방사하는 지향성 안테나; 및 상기 지향성 안테나의 수직 상공에 설치되며, 상기 지향성 안테나에서 상방으로 방사되는 방사 전파를 측방으로 반사하여 전 방위적으로 확산시키는 전파 확산 구조체를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 지향성 안테나는, 복수의 단위 안테나 소자가 상방을 향해 배열되어 상방 지향성을 가지는 어레이 안테나로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전파 확산 구조체는, 밑면이 상방을 향하고 꼭짓점이 상기 지향성 안테나를 향하는 역 원뿔 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전파 확산 구조체는, 수직 단면상 내측으로 만곡된 측면을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전파 확산 구조체의 측면은, 수직 단면상 일정한 곡률반경 R을 가지며 내측으로 만곡되고, 상기 곡률반경 R의 크기는, 상기 방사 전파의 파장의 크기가 λ일 때, 아래의 수학식 1을 만족한다.
[수학식 1]
πλ ＜ R ＜ 20λ
일 실시예에 있어서, 상기 전파 확산 구조체의 꼭짓점과 상기 지향성 안테나 간의 수직 방향 거리 h의 크기는, 상기 방사 전파의 파장의 크기가 λ일 때, 아래의 수학식 2를 만족한다.
[수학식 2]
0 ＜ h ≤ 2λ
일 실시예에 있어서, 상기 장치는, 상기 지향성 안테나의 상부 공간을 커버하며 내부면에 상기 전파 확산 구조체가 설치되는 돔 구조체를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 장치는, 상기 지향성 안테나의 하부면에 결합되어 상기 지향성 안테나를 지지하는 베이스 플레이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 베이스 플레이트는, 상기 돔 구조체의 하단 테두리와 결합하여 상기 돔 구조체를 지지하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 베이스 플레이트는, 차량의 루프 외장 패널과 결합되는 결합부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 28GHz 이상의 초고주파 대역 신호를 송수신할 수 있는 지향성 안테나를 이용하여 무지향성의 차량용 안테나를 구현함으로써, 5G 이동 통신 기술을 차량 통신에 적용할 수 있으며 차량 통신의 속도와 품질을 개선할 수 있다.
또한, 빔 트랙킹을 위한 구성을 사용하지 않고, 고 지향성을 가지는 지향성 안테나의 수직 상공에 전파 확산 구조체를 설치하여 수직 상방으로 진행하는 지향성 안테나의 방사 전파를 전 방위적으로 확산시킴으로써, 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 확보하면서도 차량용 안테나를 소형화하고 차량 통신 시스템의 전체 구성을 단순화할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 장치를 돔 형태로 구성하여 차량의 루프 외장 패널에 설치함으로써, 지향성 안테나의 손상을 방지하고 안테나 성능을 보장할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 안테나 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 차량용 안테나 장치를 나타낸 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 전파 확산 구조체의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 5는 수직 단면상 플랫한 측면을 가진 전파 확산 구조체에 의한 전파 반사 방향을 나타낸 도면이다.
도 6은 수직 단면상 외측으로 만곡된 측면을 가진 전파 확산 구조체에 의한 전파 반사 방향을 나타낸 도면이다.
도 7은 수직 단면상 내측으로 만곡된 측면을 가진 전파 확산 구조체에 의한 전파 반사 방향을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치의 28GHz 주파수 대역에서의 전계 분포를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치의 적용례를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(100)가 사시도로 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 차량용 안테나 장치(100)가 분해 사시도로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(100)는 지향성 안테나(110) 및 전파 확산 구조체(120)를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 돔 구조체(130), 베이스 플레이트(140) 등을 더 포함할 수 있다.
상기 지향성 안테나(110)는, 일정 방향으로 전파를 방사하는 안테나이다. 도 1에 도시된 지향성 안테나(110)는 수직 상방으로 전파를 방사하는 상방 지향성을 가지는 안테나이다. 일 실시예에 있어서, 지향성 안테나(110)는 복수의 단위 안테나 소자(112)가 상방을 향해 배열되어, 상방 지향성을 가지는 어레이 안테나로 구성될 수 있다. 이 경우, 복수의 단위 안테나 소자(112)는 각각 28GHz 이상의 초고주파 대역 신호를 송수신할 수 있도록 소형의 안테나 패치로 구성되어, 유전체 블록 상에 매트릭스 구조로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 단위 안테나 소자(112)는 각각 도전성 패턴을 통해 급전 회로 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 지향성 안테나(110)는 각각의 단위 안테나 소자(112)의 배열 방향과 여진(勵振) 전류의 위상 조절에 의해 수직 상방의 지향성을 가지도록 설계될 수 있다. 실시예에 따라, 지향성 안테나(110)는 상술한 어레이 안테나 이외에도 방사 전파의 지향성을 가지는 다양한 형태의 안테나로 구성될 수 있다.
상기 전파 확산 구조체(120)는, 지향성 안테나(110)의 수직 상공에 설치되며 상기 지향성 안테나(110)에서 상방으로 방사되는 방사 전파를 측방으로 반사하여 전 방위적(omnidirectional)으로 확산시킬 수 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 차량용 안테나 장치(100)가 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전파 확산 구조체(120)는 지향성 안테나(110)의 상부 공간을 커버하는 돔 구조체(130)의 내부면에 결합되어 지향성 안테나(110)의 수직 상공에 설치될 수 있다. 또한, 전파 확산 구조체(120)는 밑면이 상방을 향하고 꼭짓점이 지향성 안테나(110)를 향하는 역 원뿔(reciprocal cone) 형상을 가질 수 있다.
도 4에는 전파 확산 구조체(120)의 일례가 사시도로 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전파 확산 구조체(120)는, 밑면(122)이 상방을 향하고 꼭짓점(126)이 지향성 안테나(110)를 향하는 역 원뿔 형상을 가지도록 구성되어, 지향성 안테나(110)에서 수직 상방으로 방사되는 방사 전파를, 측방으로 반사하여 전 방위적(omnidirectional)으로 확산시킬 수 있다.
이 경우, 전파 확산 구조체(120)는, 수직 단면상 내측으로 만곡된 측면(124)을 가지도록 구성될 수 있다. 지향성 안테나(110)의 각 안테나 소자(112)에서 방사되는 방사 전파는, 입자성을 가지는 광선(ray)과는 달리 파동성이 강하며, 각 안테나 소자(112)의 위치나 인접 안테나 소자(112)와의 거리, 위상 차, 전파들 간의 간섭, 패치 형상 등과 같은 다양한 요인에 의해 진행 방향이 결정될 수 있다. 그 결과, 전파 확산 구조체(120)가 일반적인 역 원뿔과 같이 수직 단면상 완전한 역삼각형 형상을 가지는 경우보다, 전파 확산 구조체(120)의 측면(124)이 일정한 곡률 또는 위치에 따라 상이한 곡률을 가지며 내측으로 만곡된 형상을 가지는 경우에, 차량용 안테나 장치(100)의 요구되는 무지향성을 더욱 용이하게 구현할 수 있다.
도 5에는 수직 단면상 플랫한 측면(124a)을 가진 전파 확산 구조체(120a)에 의한 전파 반사 방향이 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 수직 단면상 플랫한 측면(124a)을 가진 전파 확산 구조체(120a)가 본 발명에 적용되는 경우, 지향성 안테나(110)에서 수직 상방으로 방사된 방사 전파(입사파)는 전파 확산 구조체(120a)에 의해 반사되기는 하지만, 그 반사파는 전체적으로 지면과 수평하게 진행되는 것이 아니라 지면과 일정한 기울기를 이루며 하방으로 진행된다. 그 이유는, 앞서 언급한 바와 같이, 지향성 안테나(110)의 각 안테나 소자(112)에서 방사되는 방사 전파들은 입자성을 가지는 광선(ray)과는 달리 파동성이 강하여, 각 안테나 소자(112)의 위치나 인접 안테나 소자(112)와의 거리, 위상 차, 전파들 간의 간섭 등과 같은 다양한 요인에 의해 진행 방향이 결정되기 때문이다. 즉, 수직 단면상 플랫한 측면(124a)을 가진 전파 확산 구조체(120a)가 본 발명에 적용되는 경우, 차량용 안테나에 요구되는 방사 패턴의 무지향성을 구현하기 어렵다.
도 6에는 수직 단면상 외측으로 만곡된 측면(124b)을 가진 전파 확산 구조체(120b)에 의한 전파 반사 방향이 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 수직 단면상 볼록하게 외측으로 만곡된 측면(124b)을 가진 전파 확산 구조체(120b)가 본 발명에 적용되는 경우, 지향성 안테나(110)에서 수직 상방으로 방사된 방사 전파(입사파)는 전파 확산 구조체(120b)에 의해 반사되기는 하지만, 그 반사파는 전체적으로 지면과 수평하게 진행되는 것이 아니라 오히려 도 5의 경우보다 지면과 급격한 기울기를 이루며 하방으로 진행된다. 즉, 수직 단면상 외측으로 만곡된 측면(124b)을 가진 전파 확산 구조체(120b)가 본 발명에 적용되는 경우, 차량용 안테나에 요구되는 방사 패턴의 무지향성을 구현할 수 없다.
도 7에는 수직 단면상 내측으로 만곡된 측면(124c)을 가진 전파 확산 구조체(120c)에 의한 전파 반사 방향이 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수직 단면상 오목하게 내측으로 만곡된 측면(124c)을 가진 전파 확산 구조체(120b)가 본 발명에 적용되는 경우, 지향성 안테나(110)에서 수직 상방으로 방사된 방사 전파(입사파)는 전파 확산 구조체(120c)에 의해 반사되며, 그 반사파는 전체적으로 지면과 수평하게 진행된다. 즉, 수직 단면상 내측으로 만곡된 측면(124c)을 가진 전파 확산 구조체(120c)가 본 발명에 적용되는 경우, 차량용 안테나에 요구되는 방사 패턴의 무지향성을 용이하게 구현할 수 있다.
한편, 전파 확산 구조체(120)의 제조시, 전파 확산 구조체(120)의 측면 각도, 측면 곡률 등을 조정하면 원하는 방사 전파의 반사 각도를 구현할 수 있다. 이 경우, 전파 확산 구조체(120)는 적어도 반사면에 해당하는 측면(124)이 메탈 소재로 구성될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 전파 확산 구조체(120)의 측면은 수직 단면상 일정한 곡률반경 R을 가지며 내측으로 만곡되도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 전파 확산 구조체(120)는 지향성 안테나(110)와 일정 거리 h를 두고 지향성 안테나(110)의 중심부의 수직 상방에 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 곡률반경 R의 크기는, 지향성 안테나(110)에서 방사되는 방사 전파의 파장 크기가 λ일 때, 아래의 수학식 1을 만족하도록 구성된다.
[수학식 1]
πλ ＜ R ＜ 20λ
여기서, π는 원주율을 나타내는 것이다.
전파 확산 구조체(120)의 측면 곡률반경 R이, πλ 이하이거나 20λ 이상이면, 상방으로 방사된 지향성 안테나(110)의 방사 전파가 측방으로 원활히 확산되지 않기 때문에, 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 확보할 수 없게 되고 안테나 성능이 급격히 저하된다. 즉, 전파 확산 구조체(120)의 측면 곡률반경 R이 πλ 이하가 되면, 전파 확산 구조체(120)의 측면은 실질적으로 볼록한 면이 되고, 전파 확산 구조체(120)의 측면 곡률반경 R이 20λ 이상이 되면, 도 5의 경우와 유사하게 전파 확산 구조체(120)의 측면은 실질적으로 플랫한 평면이 되어, 지향성 안테나(110)의 방사 전파를 지면과 수평한 측방으로 반사할 수 없게 된다. 그 결과, 차량용 안테나에 요구되는 방사 패턴의 무지향성을 구현할 수 없게 된다.
또한, 전파 확산 구조체(120)와 지향성 안테나(110) 간의 최단 거리, 즉 전파 확산 구조체(120)의 꼭짓점과 지향성 안테나(110) 간의 수직 방향 거리 h의 크기는, 지향성 안테나(110)에서 방사되는 방사 전파의 파장 크기가 λ일 때, 아래의 수학식 2를 만족하도록 구성된다.
[수학식 2]
0 ＜ h ≤ 2λ
전파 확산 구조체(120)의 꼭짓점과 지향성 안테나(110) 간의 수직 방향 거리 h가 2λ보다 커지면, 소스와의 간격이 중요한 안테나의 특성상, 전파 확산 구조체(120)는 리플렉터(Reflector)로 동작하는 것이 아니라 오히려 디렉터(Director)로 동작하게 되어, 지향성 안테나(110)의 전파가 측면 방향이 아닌 수직 방향으로만 방사되는 결과를 초래한다. 즉, 전파 확산 구조체(120)는 지향성 안테나(110)의 방사 전파를 도 7과 같이 지면과 수평한 측방으로 반사할 수 없게 되고, 차량용 안테나에 요구되는 방사 패턴의 무지향성을 구현할 수 없게 된다.
한편, 지향성 안테나(110)가 정방형의 패널 형태로 구성되는 경우, 전파 확산 구조체(120)의 꼭짓점과 지향성 안테나(110) 간의 수직 방향 거리 h는 아래의 수학식 3과 같이 산출될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00001
여기서, d는 지향성 안테나(110)의 한 변의 길이, λ는 지향성 안테나(110)에서 방사되는 방사 전파의 파장 크기, R은 전파 확산 구조체(120)의 측면 곡률반경, π는 원주율을 나타내는 것이다.
한편, 위에서 언급한 바와 같이, 차량용 안테나 장치(100)는 돔 구조체(130) 및 베이스 플레이트(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 돔 구조체(130)는, 지향성 안테나(110)의 상부 공간을 커버하며, 그 내부면에 전파 확산 구조체(120)가 설치될 수 있다. 이러한 돔 구조체(130)는, 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate), 폴리아미드(PA: Polyamide), 폴리아세탈(POM: Polyacetal, 폴리옥시메틸렌(POM:Poly Oxy Methylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 등과 같이 특정 유전율을 나타내는 소재 또는 특정 유전율을 나타내는 소재를 2 이상 조합한 소재로 구성될 수 있다. 이 경우, 바람직한 돔구조체(130)의 유전율은 1~10 [F/m]이다. 또한, 돔 구조체(130)는, 구성 소재의 유전율에 따라 그 크기나 두께가 달라질 수 있다.
상기 베이스 플레이트(140)는, 지향성 안테나(110)의 하부면에 결합되어 상기 지향성 안테나(110)를 지지할 수 있다. 이 경우, 베이스 플레이트(140)는 돔 구조체(130)의 하단 테두리와 결합하여 상기 돔 구조체(130)를 지지할 수 있다.
도 8에는 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(100)의 동작 원리가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상방으로의 고 지향성을 가지는 지향성 안테나(110)에 급전이 개시되면, 지향성 안테나(110)는 수직 상방으로 전파를 방사한다. 방사 전파는 수직 상공에 설치된 전파 확산 구조체(120)에 의해 측방으로 반사되어 전 방위적으로 확산된다. 이와 같이, 상기 차량용 안테나 장치(100)의 지향성 안테나(110)는 전파를 수직 상방으로만 방사하면 되므로, 기존의 지향성 안테나들과는 달리 빔 트랙킹(beam tracking)을 수행할 필요가 없다. 그 결과, 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(100)는 빔 트랙킹을 위한 페이저 시프터(phase shifter) 등의 구성을 생략하고 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 확보하면서도, 차량용 안테나를 소형화하고 차량 통신 시스템의 전체 구성을 단순화할 수 있다.
도 9에는 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(100)의 28GHz 주파수 대역에서의 전계 분포가 그래프로 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 지향성 안테나(110)에서 수직 상방으로 방사된 방사 전파는 지향성 안테나(110)의 상부에 설치된 전파 확산 구조체(120)에 의해 측방으로 반사되어, 전 방위적으로 확산됨을 알 수 있다.
도 10에는 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(100)의 방사 패턴이 그래프로 도시되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(100)는 전방위적으로 균일한 방사 패턴이 나타내는 점에서, 본 발명의 실제 구현 시 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
도 11에는 본 발명에 따른 차량용 안테나 장치(100)의 적용례가 도시되어 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 차량용 안테나 장치(100)는 차량(10)의 루프(roof)에 설치될 수 있다. 이 경우, 차량용 안테나 장치(100)의 베이스 플레이트(140)는, 차량(10)의 루프 외장 패널에 설치되어 고정될 수 있다. 이를 위해, 베이스 플레이트(140)는 차량(10)의 루프 외장 패널과 결합부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 베이스 플레이트(140)의 결합부는, 차량(10)의 루프 외장 패널에 마련된 설치 홈에 삽입되어 고정되는 결합 돌기로 구성되거나, 접착 부재를 통해 차량(10)의 루프 외장 패널에 접착되는 접착 면으로 구성되거나, 나사 등의 결합 부재가 삽입되어 상기 결합 부재를 통해 차량(10)의 루프 외장 패널에 접착되는 결합 홈 등으로 구성될 수 있다.
이와 같이, 방사 패턴의 무지향성(omnidirectional)을 가지는 차량용 안테나 장치(100)가 차량(10)의 루프에 설치되어 전파를 방사하고 신호를 송수신함으로써, 차량(10)의 주행 방향과 무관하게 차량 통신이 안정적으로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 28GHz 이상의 초고주파 대역 신호를 송수신할 수 있는 지향성 안테나를 이용하여 무지향성의 차량용 안테나를 구현함으로써, 5G 이동 통신 기술을 차량 통신에 적용할 수 있으며 차량 통신의 속도와 품질을 개선할 수 있다.
또한, 빔 트랙킹을 위한 구성을 사용하지 않고, 고 지향성을 가지는 지향성 안테나의 수직 상공에 전파 확산 구조체를 설치하여 수직 상방으로 진행하는 지향성 안테나의 방사 전파를 전 방위적으로 확산시킴으로써, 차량용 안테나에 요구되는 무지향성을 확보하면서도 차량용 안테나를 소형화하고 차량 통신 시스템의 전체 구성을 단순화할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 장치를 돔 형태로 구성하여 차량의 루프 외장 패널에 설치함으로써, 지향성 안테나의 손상을 방지하고 안테나 성능을 보장할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 차량용 안테나 장치 110 : 지향성 안테나
112 : 안테나 소자 120 : 전파 확산 구조체
130 : 돔 구조체 140 : 베이스 플레이트

Claims (9)

  1. 차량용 안테나 장치에 있어서,
    일정 방향으로 전파를 방사하는 지향성 안테나; 및
    상기 지향성 안테나의 수직 상공에 설치되며, 상기 지향성 안테나에서 상방으로 방사되는 방사 전파를 측방으로 반사하여 전 방위적으로 확산시키는 전파 확산 구조체를 포함하고,
    상기 전파 확산 구조체는, 밑면이 상방을 향하고 꼭짓점이 상기 지향성 안테나를 향하는 역 원뿔 형상을 가지는 차량용 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지향성 안테나는, 복수의 단위 안테나 소자가 상방을 향해 배열되어 상방 지향성을 가지는 어레이 안테나인 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전파 확산 구조체는, 수직 단면상 내측으로 만곡된 측면을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전파 확산 구조체의 측면은, 수직 단면상 일정한 곡률반경 R을 가지며 내측으로 만곡되고,
    상기 곡률반경 R의 크기는, 상기 방사 전파의 파장의 크기가 λ일 때, 아래의 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
    [수학식 1]
    πλ ＜ R ＜ 20λ
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전파 확산 구조체의 꼭짓점과 상기 지향성 안테나 간의 수직 방향 거리 h의 크기는, 상기 방사 전파의 파장의 크기가 λ일 때, 아래의 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
    [수학식 2]
    0 ＜ h ≤ 2λ
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 지향성 안테나의 상부 공간을 커버하며 내부면에 상기 전파 확산 구조체가 설치되는 돔 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 지향성 안테나의 하부면에 결합되어 상기 지향성 안테나를 지지하는 베이스 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 상기 돔 구조체의 하단 테두리와 결합하여 상기 돔 구조체를 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 차량의 루프 외장 패널과 결합되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나 장치.
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