KR101464261B1

KR101464261B1 - 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치

Info

Publication number: KR101464261B1
Application number: KR1020130129020A
Authority: KR
Inventors: 강기조; 박태병; 이창근; 남상민
Original assignee: 위너콤 주식회사
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-11-21
Anticipated expiration: 2033-10-29

Abstract

본 발명은 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 유전체 기판의 상부면에 제1패치 안테나와 제2패치 안테나가 한 쌍으로 배열된 구조를 가지도록 형성되는 방사수단 및 상기 방사수단과 동일한 공통면상에 형성되어 상기 제1패치 안테나와 제2패치 안테나에 각각 전기적인 신호를 급전하는 분기형 급전수단으로 이루어지며, 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나는 대각선 방향의 양모서리가 절단되어 원형편파를 발생하는 사각금속판 구조로 각각 형성되며, 원형편파 특성을 향상시키기 위하여 시퀀셜 로테이션(Sequential rotation) 방식을 이용한다.
따라서 본 발명은, 제1패치 안테나와 제2패치 안테나의 시퀀셜 로테이션 방식을 이용한 상호 배열 결합에 의하여 톨게이트 바의 전방에 설치된 두 개의 디텍터 안테나로 차량용 하이패스 단말기의 정보를 정상적으로 송신함으로써 통과 차량의 인식오류가 발생되지 않아서 정상적으로 통행료를 징수할 수 있게 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 제공할 수 있다.

Description

룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치{ANTENNA APPARATUS OF ROOM-MIRROR ATTACHMENTS TYPE HI-PASS UNIT FOR VEHICLES }

본 발명은 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 실내에 구비된 룸미러에 장착된 차량용 하이패스 단말기 안테나 장치가 고속도로의 톨게이트를 통과할 때 톨게이트 바의 전방에 설치된 두 개의 디텍터 안테나를 향하여 하이패스 단말기의 신호 정보를 정상적으로 전송하여 통과 차량의 인식 오류가 발생되지 않고 정상적으로 통행료를 징수할 수 있도록 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치에 관한 것이다.

현재 고속도로의 톨게이트에는 하이패스 시스템이 설치되어 있다. 일반적으로 톨게이트에 구비된 하이패스 시스템은 톨게이트 바의 전방에 차량용 하이패스 단말기의 정보를 감지하는 두 개의 디텍터 안테나가 설치되어 있다. 제1디텍터 안테나는 지평선을 기준으로 하여 약 35도 각도를 유지하는 높이에 우선 먼저 설치되어 있고, 제2디텍터 안테나는 지평선을 기준으로 약 15도의 각도를 유지하는 높이로 제1디텍터 안테나 후방에 설치되어 있다. 따라서 차량이 톨게이트 바를 향하여 진입할 때, 두 개의 디텍터 안테나는 진입하는 차량에 설치된 하이패스 단말기의 정보를 감지하여 통행료에 대한 결제가 자동으로 이루어지고 있다.

종래의 톨게이트에 설치된 하이패스 시스템을 이용하기 위하여 차량에 설치된 하이패스 단말기 안테나는, 디텍터 안테나를 향하여 차량의 대쉬 보드 상측에 부착되거나 차량의 앞 유리 상부에 압착하여 부착되어 차량의 실내공간을 차지하게 되어 미관상으로 좋지 않고, 운전자의 시야를 가리게 되어 사고의 위험성도 유발되고 있는 형편이다.

또한, 종래의 하이패스 단말기의 경우에는 공간적인 제약을 받게 되는 단점이 있으며, 특히 안테나와 단말기가 분리되어 있고 전원 공급을 위한 연결 케이블의 설치로 차량 내부에 복잡하게 배치되어 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 차량의 룸미러에 하이패스 단말기를 일체형으로 내장시킨 구조가 제시되고 있다.

그러나 차량의 룸미러 내부에 하이패스용 안테나장치를 장착하는 경우 룸미러가 통상적으로 일정각도로 운전자를 향하고 있기 때문에 룸미러에 내장된 안테나의 고정된 각도로 인하여 디텍터 안테나에 의해 정상적으로 인식되지 못하는 문제점이 발생한다.

따라서 차량의 룸미러 내부에 장착되는 하이패스 단말기 안테나 장치의 신호를 톨게이트 바의 전방에 설치된 두 개의 디텍터 안테나가 정상적으로 수신할 수 있게 하는 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

공개특허공보 KR 10-2013-0010779호 2013.01.29 , 5쪽 식별번호[0025] ~ 6쪽 식별번호 [0031], 도면 1 및 도면 2

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제1패치 안테나와 제2패치 안테나가 시퀀셜 로테이션 방식을 이용한 상호 배열 결합에 의하여 톨게이트 바의 전방에 설치된 두 개의 디텍터 안테나를 향하여 차량용 하이패스 단말기의 정보를 송신함으로써 통과 차량의 인식 오류 없이 정상적으로 통행료를 징수할 수 있게 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 유전체 기판의 상부면에 제1패치 안테나와 제2패치 안테나가 한 쌍으로 배열된 구조를 가지도록 형성되는 방사수단; 및 상기 방사수단과 동일한 공통면상에 형성되어 상기 제1패치 안테나와 제2패치 안테나에 각각 전기적인 신호를 급전하는 분기형 급전수단; 으로 이루어지며, 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나는 대각선 방향의 양모서리가 절단되어 원형편파를 발생하는 사각금속판 구조로 각각 형성되며, 원형편파 특성을 향상시키기 위하여 시퀀셜 로테이션(Sequential rotation)방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나의 절단된 두 모서리의 위치가 서로 상반된 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 제1패치 안테나와 제2패치 안테나는 시퀀셜 로테이션의 2×2 배열안테나에서 임의로 2개가 선택되어지는 배열안테나인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나가 시퀀셜 로테이션의 2×2 배열안테나에서 (1,1)성분 A11과 (1,2)성분 A12가 선택되어지는 패치 안테나의 배열이거나 또는 상기 2×2 배열 안테나에서 (1,1)성분 A11과 (2,1)성분 A21이 선택되어지는 패치안테나의 배열인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나에 분기형 급전수단으로 급전되는 신호의 시퀀셜 위상 차이가 90도인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나에 지평선을 기준으로 하여 35도 각도를 유지하는 높이의 제1디텍터 안테나와 지평선을 기준으로 15도의 각도를 유지하는 높이의 제2디텍터 안테나를 향하여 차량용 하이패스 단말기의 정보를 전송하기 위하여 빔을 틸팅한 위상차와 상기 시퀀셜 위상차 90도가 합쳐진 위상값이 여기 되어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 제1디텍터 안테나와 제2디텍터 안테나를 향하도록 빔을 틸팅한 위상차에 의하여 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나로 이루어진 배열안테나에 상부 방향으로 14도 향하고, 좌측 방향으로 10도 향하도록 빔이 경사지는 합성 빔 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 제1패치 안테나와 제2패치 안테나의 시퀀셜 로테이션 방식을 이용한 상호 배열 결합에 의하여 톨게이트 바의 전방에 설치된 두 개의 디텍터 안테나로 차량용 하이패스 단말기의 정보를 정상적으로 송신함으로써, 통과 차량의 인식오류가 발생되지 않아서 정상적으로 통행료를 징수할 수 있게 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치의 상부면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치의 하부면을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치의 상부면을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치의 하부면을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 유전체 기판(10), 제1패치 안테나(110)와 제2패치안테나(120)로 이루어진 방사수단(100), 상기 방사수단(100)에 신호를 급전하는 분기형 급전수단(200), 및 접지면(300)을 포함하여 이루어진다.

보다 상세하게는, 상기 방사수단(100)은 상기 유전체 기판(10)의 상부면에 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)가 한 쌍으로 배열된 구조를 가지도록 형성된다. 이때, 상기 방사수단(100)의 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)는 대각선 방향의 양모서리가 절단되어 원형편파를 발생하는 사각금속판 구조로 각각 형성되며, 원형편파 특성을 향상시키기 위하여 시퀀셜 로테이션(Sequence rotation) 방식을 이용한다.

또한, 상기 분기형 급전수단(200)은 상기 방사수단(100)과 동일한 공통면상에 형성되어 상기 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)에 각각 전기적인 신호를 급전하며, 상기 접지면(300)은 상기 유전체(10)의 하부면에 사각금속판으로 형성된다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 제1패치 안테나(110)에 형성된 절단된 두 모서리(111,112)와 상기 제2패치 안테나(120)에 형성된 절단된 두 모서리(121,122)의 위치가 서로 상반된 구조로 형성되어, 우수 원형편파(RHCP ; Right Handed Circularly Polarization)를 발생시키며 하이패스용 안테나가 동작하는 5.8GHzㅁ75MHz 주파수대역에서 동작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)는 원형편파 특성을 향상시키기 위하여 이용되는 시퀀셜 로테이션 방식의 2×2 배열안테나를 필요로 하지만, 룸미러 내부에 장착되기 위해서는 통신모듈과 동시에 함께 장착되기 때문에 공간이 협소하여 상기 시퀀셜 로테이션 방식의 2×2 배열안테나에서 임의로 2개가 선택되어진다.

여기서, 상기 시퀀셜 로테이션 방식의 2×2 배열안테나는 M×N행렬(M=1,2 그리고 N= 1,2)의

로 이루어지며, 상기 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)는 각각 시퀀셜 로테이션의 2×2 배열안테나에서 (1,1)성분 A11과 (1,2)성분 A12가 선택되어지는 1×2 패치 안테나의 배열이거나 또는 상기 2×2 배열 안테나에서 (1,1)성분 A11과 (2,1)성분 A21이 선택되어지는 2×1 패치안테나의 배열안테나이다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이 바람직하게는 (2,1)성분 A21에 위치하는 제2패치 안테나(120)는 (1,1)성분 A11에 위치한 제1패치 안테나(110)에 비해 중심부가 상부방향으로 수직으로 이격 배치되는 형태를 갖도록 한다.

따라서 이와 같이 상기 방사수단(100)의 제1패치 안테나(110)에 비하여 제2패치 안테나(120)의 중심부가 상부방향으로 수직으로 이격 배치되도록 배열되도록 하고, 차량용 하이패스 단말기의 정보를 감지하기 위한 톨게이트에 설치된 하이패스 시스템의 지평선을 기준으로 하여 35도 각도를 유지하는 높이의 제1디텍터 안테나와 지평선을 기준으로 15도의 각도를 유지하는 높이의 제2디텍터 안테나를 향하여 차량용 하이패스 단말기의 정보를 전송하기 위하여 차량용 하이패스 단말기의 신호의 빔이 틸팅되는 위상차와, 상기 방사수단(100)의 제1패치 안테나(110)에 비하여 제2패치 안테나(120)의 상호간의 시퀀셜 위상차가 합성된 위상값으로 상기 방사수단의 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)를 여기시키면, 상기 방사수단(100)의 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)로 이루어진 배열안테나의 합성 빔 패턴은 상부 방향으로 14도 향하고, 좌측 방향으로 10도 향하도록 빔이 경사져서 제1 디텍터 안테나와 제2 디텍터 안테나로 지향되는 빔이 발생된다.

따라서 본 발명에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 차량이 톨게이트 바를 향하여 진입할 때, 상기 제1 패치 안테나(110)와 제2 패치 안테나(120)로 이루어진 배열안테나의 방사수단(100)으로부터 발생되는 상부 방향으로 14도 향하고, 좌측 방향으로 10도 향하도록 경사진 합성 빔 패턴에 의하여 지평선을 기준으로 하여 35도 각도를 유지하는 높이에 우선 먼저 설치되어 있는 제1디텍터 안테나와 지평선을 기준으로 15도의 각도를 유지하는 높이로 제1디텍터 안테나 후방에 설치되어 있는 제2디텍터 안테나를 향하여 차량용 하이패스 단말기의 정보를 전송함으로써 통과 차량의 인식 오류 없이 정상적으로 통행료를 자동으로 징수되도록 한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)에 분기형 급전수단으로 급전되는 신호의 시퀀셜 위상 차이가 90도인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 상기 분기형 급전수단(200)의 끝단부의 일측에는 임피던스를 매칭하는 매칭 스터브(210)가 형성되며, 상기 분기형 급전수단 끝단부는 관통 홀(211)에 의하여 유전체 기판(10) 하부면에 형성되어 통신모듈의 급전회로와 전기적으로 연결되는 급전패드(220)에 연결된다.

도 3은 종래의 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나를 측정한 결과를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치는, 상기 제1 패치 안테나(110)와 제2 패치 안테나(120)로 이루어진 1×2 패치 배열안테나이거나, 또는 2×1 패치 배열안테나 방사수단(100)의 합성 빔 패턴이 상부 방향으로 14도 향하고, 좌측 방향으로 10도 향하는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명은, 방사수단의 제1패치 안테나(110)와 제2패치 안테나(120)의 시퀀셜 로테이션 방식을 이용한 상호 배열 결합에 의하여 톨게이트 바의 전방에 설치된 두 개의 디텍터 안테나로 차량용 하이패스 단말기의 정보를 송신함으로써 정상적으로 통행료를 징수할 수 있게 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치를 제공하는 효과가 있다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시 예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

10 : 유전체 100 : 방사수단
110 : 제1패치 안테나 111,112 : 절단된 모서리(제1패치 안테나)
120 : 제2패치 안테나 121,122 : 절단된 모서리(제2패치 안테나)
200 : 분기형 급전수단 210 : 매칭 스터브
211 : 관통 홀 220 : 급전패드
300 : 접지면

Claims

유전체 기판의 상부면에 제1패치 안테나와 제2패치 안테나가 한 쌍으로 된 배열안테나 구조를 가지도록 형성되는 방사수단; 및
상기 방사수단과 동일한 공통면상에 형성되어 상기 제1패치 안테나와 제2패치 안테나에 각각 전기적인 신호를 급전하는 분기형 급전수단; 으로 이루어지며,
상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나는 대각선 방향의 양모서리가 절단되어 원형편파를 발생하는 사각금속판 구조로 각각 형성되며, 원형편파 특성을 향상시키기 위하여 시퀀셜 로테이션(Sequential rotation) 방식을 이용하며,
상기 방사수단의 제1패치 안테와 제2패치안테나는, 시퀀셜 로테이션의 2×2 배열 안테나인 M×N행렬(M=1,2 그리고 N= 1,2)의
에서 (1,1)성분 A11과 (1,2)성분 A12가 선택되어지는 패치 안테나의 배열이거나 또는 상기 2×2 배열 안테나에서 (1,1)성분 A11과 (2,1)성분 A21이 선택되어지는 패치안테나의 배열안테나이며,
상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나에 분기형 급전수단으로 급전되는 신호의 시퀀셜 위상 차이가 90도인 것을 특징으로 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치
청구항 1에 있어서,
상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나의 절단된 두 모서리의 위치가 서로 상반된 구조인 것을 특징으로 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치
청구항 1에 있어서,
상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나는, 시퀀셜 로테이션의 2×2 배열안테나에서 임의로 2개가 선택되어지는 배열안테나인 것을 특징으로 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나는, 지평선을 기준으로 하여 35도 각도를 유지하는 높이의 제1디텍터 안테나와 지평선을 기준으로 15도의 각도를 유지하는 높이의 제2디텍터 안테나를 향하여 차량용 하이패스 단말기의 정보를 전송하기 위하여 빔을 틸팅한 위상차와 상기 시퀀셜 위상차 90도가 합쳐진 위상값이 여기 되어지는 것을 특징으로 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치
청구항 6에 있어서,
상기 제1디텍터 안테나와 제2디텍터 안테나를 향하도록 빔을 틸팅한 위상차에 의하여 상기 방사수단의 제1패치 안테나와 제2패치 안테나로 이루어진 배열안테나는, 상부 방향으로 14도 향하고, 좌측 방향으로 10도 향하도록 빔이 경사지는 합성 빔 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 룸미러에 장착되는 차량용 하이패스 단말기의 안테나장치