KR102329628B1 - Patch array antenna and apparatus for transmitting and receiving radar signal with patch array antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패치 어레이 안테나 및 이를 구비하는 레이더 신호 송수신 장치에 관한 것이다. 본 발명은 방위각과 고각을 동시에 측정하기 위한 디지털 빔포밍을 구현하는 패치 어레이 안테나 및 이를 구비하는 레이더 신호 송수신 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 안테나는 미리 정해진 방사 패턴을 생성하며 동일 평면 상에 위치하는 패치들을 포함하는 패치 그룹; 및 상기 패치들 중에서 일방향으로 배열된 패치들을 연결하는 제1 급전선들과 상기 패치들 중에서 타방향으로 배열된 패치들을 연결하는 제2 급전선들을 포함하는 급전선 그룹을 포함한다.The present invention relates to a patch array antenna and a radar signal transmission/reception device having the same. The present invention proposes a patch array antenna that implements digital beamforming for simultaneously measuring an azimuth and an elevation, and a radar signal transceiver having the same. An antenna according to the present invention generates a predetermined radiation pattern and includes a patch group including patches located on the same plane; and a feed line group including first feed lines connecting the patches arranged in one direction among the patches and second feed lines connecting the patches arranged in the other direction among the patches.

Description

패치 어레이 안테나 및 이를 구비하는 레이더 신호 송수신 장치 {Patch array antenna and apparatus for transmitting and receiving radar signal with patch array antenna}Patch array antenna and radar signal transmitting and receiving device having the same {Patch array antenna and apparatus for transmitting and receiving radar signal with patch array antenna}

본 발명은 패치 어레이 안테나 및 이를 구비하는 레이더 신호 송수신 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 밀리미터 대역에서 이용 가능한 패치 어레이 안테나 및 이를 구비하는 레이더 신호 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a patch array antenna and a radar signal transmission/reception device having the same. More particularly, it relates to a patch array antenna usable in a millimeter band and a radar signal transceiver having the same.

근래 들어 운전자의 안전 및 편의를 위해 차량 주변을 감지하는 감지 시스템에 대한 연구가 가속화되고 있다. 차량 감지 시스템은 차량 주변의 사물을 감지하여 운전자가 인지하지 못한 사물과의 충돌을 막는 것은 물론 빈 공간 등을 감지하여 자동 주차를 수행하는 것과 같이 다양한 용도로 사용되고 있으며, 차량 자동 제어에 있어서 가장 필수적인 데이터를 제공하고 있다.In recent years, research on a sensing system for detecting the surroundings of a vehicle has been accelerated for the safety and convenience of the driver. Vehicle detection systems are used for various purposes, such as preventing collisions with objects that the driver is not aware of by detecting objects around the vehicle, as well as performing automatic parking by detecting empty spaces. providing data.

근래에는 적외선 센서, 초음파 센서 등과 같은 감지 센서에 비해 감지 성능이 우수한 레이더를 이용한 감지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 보다 정확한 감지를 위해 많은 차량들이 레이더를 이용하고 있다.In recent years, interest in detection using radar, which has superior detection performance compared to detection sensors such as an infrared sensor and an ultrasonic sensor, is increasing, and many vehicles use radar for more accurate detection.

레이더는 빔을 방사하고 반사되는 신호를 이용하여 주변을 감지하며, 미세한 각도로 스캔이 가능하여 주변 사물을 정확하게 감지하는 것이 가능하다. 레이더는 이를 위해 어레이 안테나 등을 구비한다.Radar emits a beam and detects the surroundings using reflected signals, and it is possible to accurately detect surrounding objects by scanning at a fine angle. The radar is equipped with an array antenna or the like for this purpose.

그런데 종래의 어레이 안테나는 복수개의 안테나가 배열되는 방향에 대해서만 디지털 빔포밍(DBF)을 수행할 수 있으며, 이에 따라 방위각 DBF용 수신 안테나와 고각 DBF용 수신 안테나를 별도로 구비해야 하는 문제점이 있었다.However, the conventional array antenna can perform digital beamforming (DBF) only in the direction in which a plurality of antennas are arranged, and accordingly, there is a problem in that a receiving antenna for an azimuth DBF and a receiving antenna for an elevation DBF must be separately provided.

한국공개특허 제2013-0105949호는 패치 배열 안테나에 대하여 제안하고 있다. 그러나 이 안테나도 배열되는 방향에 대해서만 디지털 빔포밍을 수행할 수 있기 때문에 상기한 문제점을 해결할 수 없다.Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-0105949 proposes a patch array antenna. However, since this antenna can also perform digital beamforming only in the direction in which it is arranged, the above problem cannot be solved.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 방위각과 고각을 동시에 측정하기 위한 디지털 빔포밍을 구현하는 패치 어레이 안테나 및 이를 구비하는 레이더 신호 송수신 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to propose a patch array antenna that implements digital beamforming for simultaneously measuring an azimuth and an elevation, and a radar signal transceiver having the same.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 미리 정해진 방사 패턴을 생성하며 동일 평면 상에 위치하는 패치들을 포함하는 패치 그룹; 및 상기 패치들 중에서 일방향으로 배열된 패치들을 연결하는 제1 급전선들과 상기 패치들 중에서 타방향으로 배열된 패치들을 연결하는 제2 급전선들을 포함하는 급전선 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 패치 어레이 안테나를 제안한다.The present invention has been devised to achieve the above object, a patch group including patches positioned on the same plane and generating a predetermined radiation pattern; and a feed line group including first feed lines connecting the patches arranged in one direction among the patches and second feed lines connecting the patches arranged in the other direction among the patches. suggest

바람직하게는, 상기 패치들 중에서 적어도 일부는 상기 일방향으로 배열된 패치들을 포함하는 제1 패치군과 상기 타방향으로 배열된 패치들을 포함하는 제2 패치군에 동시에 포함된다.Preferably, at least some of the patches are simultaneously included in the first patch group including the patches arranged in the one direction and the second patch group including the patches arranged in the other direction.

바람직하게는, 상기 패치 그룹은 적어도 하나의 열(Column)을 구성하는 상기 제1 패치군과 적어도 하나의 행(Row)을 구성하는 상기 제2 패치군을 포함한다.Preferably, the patch group includes the first patch group constituting at least one column and the second patch group constituting at least one row.

바람직하게는, 상기 패치들은 바둑판식으로 배열된다.Preferably, the patches are tiled.

바람직하게는, 상기 패치 그룹은 인접하는 패치들끼리 제1 거리를 형성하는 상기 제1 패치군과 인접하는 패치들끼리 제2 거리를 형성하는 상기 제2 패치군을 포함한다.Preferably, the patch group includes the first patch group forming a first distance between adjacent patches and the second patch group forming a second distance between adjacent patches.

바람직하게는, 상기 제1 패치군에 포함되는 패치들 간 제1 거리는 상기 제2 패치군 간 제2 거리와 다르다.Preferably, a first distance between the patches included in the first patch group is different from a second distance between the second patch groups.

바람직하게는, 상기 제1 급전선들은 상기 일방향으로 배열된 패치들 중에서 인접하는 패치들끼리 상호 연결하며, 상기 제2 급전선들은 상기 타방향으로 배열된 패치들 중에서 인접하는 패치들끼리 상호 연결한다.Preferably, the first feed lines interconnect adjacent patches among the patches arranged in the one direction, and the second feed lines interconnect adjacent patches among the patches arranged in the other direction.

바람직하게는, 상기 패치 어레이 안테나는 상기 패치들과 상기 제1 급전선들을 이용하여 타겟에 대한 제1 정보를 얻기 위한 제1 신호들을 획득하는 제1 수신 모듈; 및 상기 패치들과 상기 제2 급전선들을 이용하여 상기 타겟에 대한 제2 정보를 얻기 위한 제2 신호들을 획득하는 제2 수신 모듈을 더 포함한다.Preferably, the patch array antenna comprises: a first receiving module for obtaining first signals for obtaining first information about a target using the patches and the first feed lines; and a second receiving module for obtaining second signals for obtaining second information about the target by using the patches and the second feed lines.

바람직하게는, 상기 제1 수신 모듈은 상기 제1 정보로 상기 타겟의 x축 방향 정보를 획득하며, 상기 제2 수신 모듈은 상기 제2 정보로 상기 타겟의 y축 방향 정보를 획득한다.Preferably, the first receiving module obtains the x-axis direction information of the target with the first information, and the second receiving module obtains the y-axis direction information of the target with the second information.

바람직하게는, 상기 제1 급전선들은 상기 제2 급전선들보다 길이가 더 길다.Preferably, the first feed lines are longer than the second feed lines.

바람직하게는, 상기 패치 어레이 안테나는 차량에 장착되어 레이더 신호를 송수신할 때 이용된다.Preferably, the patch array antenna is mounted on a vehicle and used when transmitting and receiving radar signals.

또한 본 발명은 레이더 신호를 생성하는 레이더 신호 생성부; 및 상기 레이더 신호를 외부로 출력하며, 반사되어 돌아온 상기 레이더 신호를 수신하는 것으로서, 미리 정해진 방사 패턴을 생성하며 동일 평면 상에 위치하는 패치들을 포함하는 패치 그룹, 및 상기 패치들 중에서 일방향으로 배열된 패치들을 연결하는 제1 급전선들과 상기 패치들 중에서 타방향으로 배열된 패치들을 연결하는 제2 급전선들을 포함하는 급전선 그룹을 포함하는 패치 어레이 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 송수신 장치를 제안한다.In addition, the present invention is a radar signal generating unit for generating a radar signal; and outputting the radar signal to the outside and receiving the reflected radar signal, a patch group including patches positioned on the same plane and generating a predetermined radiation pattern, and arranged in one direction among the patches We propose a radar signal transmission/reception device comprising a patch array antenna comprising a feed line group including first feed lines connecting patches and second feed lines connecting patches arranged in other directions among the patches .

바람직하게는, 상기 레이더 신호 송수신 장치는 상기 패치들과 상기 제1 급전선들을 이용하여 타겟의 x축 방향 정보를 획득하고 상기 패치들과 상기 제2 급전선들을 이용하여 상기 타겟의 y축 방향 정보를 획득하며, 상기 타겟의 x축 방향 정보와 상기 타겟의 y축 방향 정보는 상기 타겟의 3차원 위치 정보를 생성하는 데에 이용된다.Preferably, the radar signal transceiver device obtains x-axis direction information of the target using the patches and the first feed lines, and obtains the y-axis direction information of the target using the patches and the second feed lines and the x-axis direction information of the target and the y-axis direction information of the target are used to generate 3D position information of the target.

바람직하게는, 상기 레이더 신호 송수신 장치는 차량에 장착된다.Preferably, the radar signal transceiver is mounted on a vehicle.

본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects through the configurations for achieving the above object.

첫째, 방사 소자가 공유되어 동작하도록 설계함으로써 하나의 안테나에서 방위각과 고각을 동시에 측정하기 위한 디지털 빔포밍을 구현할 수 있다.First, it is possible to implement digital beamforming for simultaneously measuring an azimuth and an elevation angle from one antenna by designing the radiating element to operate in a shared manner.

둘째, 방위각 DBF용 수신 안테나와 고각 DBF용 수신 안테나를 별도로 구비하지 않아도 되므로 송수신 장치의 부피를 감축시킬 수 있으며, 비용 절감이 가능해진다.Second, since it is not necessary to separately provide the receiving antenna for the azimuth DBF and the receiving antenna for the high angle DBF, the volume of the transceiver can be reduced and cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나에서 급전 포트의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나에서 3번 포트로만 급전될 경우의 안테나 특성을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나에서 9번 포트로만 급전될 경우의 안테나 특성을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 수신 채널의 방위각 및 고각별 DBF 합성 빔 패턴을 도시한 도면이다.1 is a plan view of a patch array antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a patch array antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a reference diagram for explaining a position of a feeding port in a patch array antenna according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are reference diagrams for explaining antenna characteristics when power is supplied only to port 3 in the patch array antenna according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are reference diagrams for explaining antenna characteristics when power is supplied only to port 9 in the patch array antenna according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a DBF composite beam pattern for each azimuth and elevation angle of a reception channel.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto and may be variously implemented by those skilled in the art without being limited thereto.

본 발명은 차량용 레이더의 방위각 및 고각 동시 추정을 위한 수신 배열 안테나 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a receiving array antenna for simultaneous estimation of azimuth and elevation of a vehicle radar.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나의 평면도이다.1 is a plan view of a patch array antenna according to an embodiment of the present invention.

패치 어레이 안테나(Patch array antenna; 100)는 레이더(ex. 차량용 레이더)의 수평 방향의 표적 뿐만 아니라 수직 방향의 표적의 각도를 추정하기 위한 디지털 빔포밍을 구현할 수 있는 배열 안테나이다. 이때 수평 및 수직 방향의 안테나는 개구면을 서로 공유하여 별도의 크기 증가가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.The patch array antenna 100 is an array antenna capable of implementing digital beamforming for estimating the angle of a target in a vertical direction as well as a target in a horizontal direction of a radar (eg, a vehicle radar). At this time, it is characterized in that the horizontal and vertical antennas share an aperture surface, so that a separate increase in size does not occur.

이하 도면을 참조하여 보다 자세하게 설명한다.It will be described in more detail below with reference to the drawings.

도 1에 따르면, 패치 어레이 안테나(100)는 패치 그룹 및 급전선 그룹을 포함한다.1 , a patch array antenna 100 includes a patch group and a feed line group.

패치 그룹은 유전체 기판(140)의 동일 평면 상에 위치하는 패치(110)들을 포함한다. 패치(110)는 미리 정해진 방사 패턴을 생성하는 것이다.The patch group includes patches 110 positioned on the same plane of the dielectric substrate 140 . The patch 110 is to generate a predetermined radiation pattern.

제1 패치군(111)은 패치 그룹을 구성하는 패치들 중 적어도 일부에 의해 형성되는 것으로서, 일방향으로 배열된 소정 개수의 패치들에 의해 형성될 수 있다.The first patch group 111 is formed by at least some of the patches constituting the patch group, and may be formed by a predetermined number of patches arranged in one direction.

제1 패치군(111)은 적어도 하나의 열(Column)을 구성할 수 있다.The first patch group 111 may constitute at least one column.

제1 패치군(111)은 인접하는 패치들끼리 제1 거리를 형성할 수 있다.The first patch group 111 may form a first distance between adjacent patches.

제2 패치군(112)은 패치 그룹을 구성하는 패치들 중 적어도 일부에 의해 형성되는 것으로서, 타방향으로 배열된 소정 개수의 패치들에 의해 형성될 수 있다.The second patch group 112 is formed by at least some of the patches constituting the patch group, and may be formed by a predetermined number of patches arranged in other directions.

제2 패치군(112)은 적어도 하나의 행(Row)을 구성할 수 있다.The second patch group 112 may constitute at least one row.

제2 패치군(112)은 인접하는 패치들끼리 제2 거리를 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 패치군(111)에 포함되는 패치들 간 제1 거리와 제2 패치군(112)에 포함되는 패치들 간 제2 거리가 서로 다른 값을 가진다. 예컨대 제1 패치군(111)에 포함되는 패치들 간 제1 거리가 제2 패치군(112)에 포함되는 패치들 간 제2 거리보다 큰 값을 가질 수 있다. 한편 본 실시예에서는 제1 패치군(111)에 포함되는 패치들 간 제1 거리와 제2 패치군(112)에 포함되는 패치들 간 제2 거리가 동일한 값을 가지는 것도 가능하다.The second patch group 112 may form a second distance between adjacent patches. In the present embodiment, the first distance between the patches included in the first patch group 111 and the second distance between the patches included in the second patch group 112 have different values. For example, a first distance between patches included in the first patch group 111 may have a greater value than a second distance between patches included in the second patch group 112 . Meanwhile, in the present embodiment, the first distance between the patches included in the first patch group 111 and the second distance between the patches included in the second patch group 112 may have the same value.

패치 그룹을 구성하는 패치들 중에서 적어도 일부는 제1 패치군(111)과 제2 패치군(112)에 동시에 포함될 수 있다. 예컨대 도 1에서 도면부호 113의 패치가 이에 해당한다.At least some of the patches constituting the patch group may be simultaneously included in the first patch group 111 and the second patch group 112 . For example, the patch 113 in FIG. 1 corresponds to this.

패치 그룹을 구성하는 패치들은 도 1에 도시된 바와 같이 바둑판식으로 배열될 수 있다.The patches constituting the patch group may be tiled as shown in FIG. 1 .

패치 그룹에 포함되는 패치들은 모두 동일한 크기를 갖는다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 크기를 갖는 패치들로 패치 그룹을 구성하는 것도 가능하다.All patches included in the patch group have the same size. However, the present embodiment is not limited thereto, and it is possible to configure a patch group with patches having different sizes.

패치 그룹에 포함되는 패치들은 정사각형 형태의 것으로 구현될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 패치들의 형상은 원형, 직사각형, 다각형 등인 것도 가능하다.The patches included in the patch group may be implemented in a square shape. However, the present embodiment is not limited thereto, and the shapes of the patches may be circular, rectangular, polygonal, or the like.

급전선 그룹은 제1 급전선(121)들과 제2 급전선(122)들을 포함한다.The feed line group includes first feed lines 121 and second feed lines 122 .

제1 급전선(121)들은 패치 그룹에 포함되는 패치들 중에서 제1 패치군(111)에 포함되는 패치들을 서로 연결하는 것들이다. 그리고 제2 급전선(122)들은 패치 그룹에 포함되는 패치들 중에서 제2 패치군(112)에 포함되는 패치들을 서로 연결하는 것들이다.The first feed lines 121 connect the patches included in the first patch group 111 among the patches included in the patch group to each other. In addition, the second feed lines 122 connect the patches included in the second patch group 112 among the patches included in the patch group to each other.

제1 급전선(121)들은 제1 패치군(111)에 포함되는 패치들 중에서 인접하는 패치들끼리 상호 연결할 수 있다. 그리고 제2 급전선(122)들은 제2 패치군(112)에 포함되는 패치들 중에서 인접하는 패치들끼리 상호 연결할 수 있다.The first feed lines 121 may interconnect adjacent patches among the patches included in the first patch group 111 . In addition, the second feed lines 122 may interconnect adjacent patches among the patches included in the second patch group 112 .

상기에서 제1 급전선(121)들은 제1 길이값으로 형성되며, 제2 급전선(122)들은 제2 길이값으로 형성된다. 이때 제1 길이값은 제2 길이값보다 크게 형성될 수 있는데, 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고 제1 길이값과 제2 길이값을 동일하게 형성하는 것도 가능하다.In the above, the first feed lines 121 are formed with a first length value, and the second feed lines 122 are formed with a second length value. In this case, the first length value may be formed to be larger than the second length value, but the present embodiment is not limited thereto, and the first length value and the second length value may be formed to be the same.

패치 어레이 안테나(100)는 제1 수신 모듈(131)과 제2 수신 모듈(132)을 포함할 수 있다.The patch array antenna 100 may include a first receiving module 131 and a second receiving module 132 .

제1 수신 모듈(131)은 패치 그룹에 포함되는 패치들(ex. 제1 패치군(111)과 제2 패치군(112))과 제1 급전선(121)들을 이용하여 타겟에 대한 제1 정보를 얻기 위한 제1 신호들을 획득하는 기능을 수행한다.The first receiving module 131 uses the patches (eg, the first patch group 111 and the second patch group 112) and the first feed lines 121 included in the patch group to receive first information about the target. It performs a function of acquiring the first signals for obtaining .

제1 수신 모듈(131)은 타겟에 대한 제1 정보로 타겟의 x축 방향 정보를 획득할 수 있다. 제1 수신 모듈(131)은 타겟의 x축 방향 정보로 방위각 정보를 획득할 수 있다.The first receiving module 131 may obtain the x-axis direction information of the target as the first information about the target. The first receiving module 131 may obtain the azimuth information as the x-axis direction information of the target.

제2 수신 모듈(132)은 패치 그룹에 포함되는 패치들(ex. 제1 패치군(111)과 제2 패치군(112))과 제2 급전선(122)들을 이용하여 타겟에 대한 제2 정보를 얻기 위한 제2 신호들을 획득하는 기능을 수행한다.The second receiving module 132 uses the patches (eg, the first patch group 111 and the second patch group 112 ) and the second feeders 122 included in the patch group to receive second information about the target. It performs a function of acquiring the second signals for obtaining .

제2 수신 모듈(132)은 타겟에 대한 제2 정보로 타겟의 y축 방향 정보를 획득할 수 있다. 제2 수신 모듈(132)은 타겟의 y축 방향 정보로 고각 정보를 획득할 수 있다.The second receiving module 132 may obtain y-axis direction information of the target as second information about the target. The second receiving module 132 may obtain elevation angle information as y-axis direction information of the target.

한편 본 실시예에서는 제1 수신 모듈(131)이 타겟의 방위각 정보를 획득하고 제2 수신 모듈(132)이 타겟의 고각 정보를 획득하는 점을 고려하여 제1 급전선(121)들을 제2 급전선(122)들보다 더 길게 형성할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, considering that the first receiving module 131 acquires the azimuth information of the target and the second receiving module 132 acquires the elevation information of the target, the first feeders 121 are connected to the second feeders ( 122) can be formed longer than those.

한편 본 실시예에서는 안테나의 수신 처리 성능을 고려하여 제1 수신 모듈(131)을 2개의 모듈들(131a, 131b)로 구현할 수 있는데, 본 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the present embodiment, the first receiving module 131 may be implemented with two modules 131a and 131b in consideration of the reception processing performance of the antenna, but the present embodiment is not necessarily limited thereto.

패치 어레이 안테나(100)는 방위각 DBF용 수신 안테나와 고각 DBF용 수신 안테나를 단일 형태의 안테나로 구현하기 위해 각 배열의 구성 방사 소자를 중첩되어 동작하도록 설계한 것이다. 패치 어레이 안테나(100)는 RF Rx 칩(Chip)들(131, 132)을 위한 공간을 필요로 하나, 방위각 DBF용 수신 안테나와 고각 DBF용 수신 안테나를 별개로 구비할 때보다 안테나의 크기를 감축시킬 수가 있다. 또한 패치 어레이 안테나(100)는 설계시 다음 사항들이 고려될 필요가 있다.The patch array antenna 100 is designed to overlap the radiating elements of each array in order to implement the receiving antenna for the azimuth DBF and the receiving antenna for the high-angle DBF as a single type of antenna. Although the patch array antenna 100 requires space for the RF Rx chips 131 and 132 , the size of the antenna is reduced compared to when the receive antenna for the azimuth DBF and the receive antenna for the high angle DBF are separately provided. can do it In addition, when designing the patch array antenna 100, the following considerations need to be considered.

① 방위각 및 고각 배열 안테나 간 상호 간섭으로 인한 성능 열화(Isolation 및 방사 패턴의 왜곡).① Performance degradation (isolation and distortion of radiation pattern) due to mutual interference between azimuth and elevation array antennas.

② 방위각 및 고각 직교 편파 이용에 따른 시스템 이득 감소 → 송신 안테나 조합으로 보완 가능.② Reduced system gain by using azimuth and high-angle orthogonal polarization → It can be supplemented with a combination of transmit antennas.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나의 사시도이다.2 is a perspective view of a patch array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 패치 어레이 안테나(100)의 구조는 제안된 개념의 실시상의 예를 나타낸다. 안테나 복수개가 특정 방향으로 균등하게 배열되어 있는 것을 가정하고 배열 방향과 직교하는 방향으로 복수개의 안테나가 균등하게 배열되며, 이때 각 단위 방사 소자는 서로 중첩되며 서로 공유되지만 독립적으로 동작한다.The structure of the patch array antenna 100 shown in FIG. 2 represents an example of implementation of the proposed concept. It is assumed that a plurality of antennas are uniformly arranged in a specific direction, and a plurality of antennas are uniformly arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction. In this case, each unit radiating element overlaps each other and is shared with each other but operates independently.

본 발명에 따른 패치 어레이 안테나(100)에서 직교 배열의 추가에 따른 안테나 개구면의 크기 변화가 없어 레이더의 크기 축소의 효과가 크다. 또한 안테나의 직교하는 배열 구성으로 방위각 방향 뿐 아니라 고각 방향의 표적 각도 추정이 가능하다.In the patch array antenna 100 according to the present invention, there is no change in the size of the antenna aperture due to the addition of the orthogonal array, so the effect of reducing the size of the radar is large. In addition, it is possible to estimate the target angle in the azimuth direction as well as the elevation direction by the orthogonal arrangement of the antennas.

다음으로 본 발명에 따른 패치 어레이 안테나(100)의 방사 패턴(Radiation Pattern)에 대하여 설명한다.Next, a radiation pattern of the patch array antenna 100 according to the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나에서 급전 포트의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.3 is a reference diagram for explaining the location of a feeding port in the patch array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3의 (a)에서 도면부호 210은 3번 포트(3 Port)를 의미한다. 3번 포트는 타겟의 방위각 추정을 위한 정보를 획득하는 것이다.In (a) of FIG. 3 , reference numeral 210 denotes a third port. Port 3 is to acquire information for estimating the azimuth of the target.

도 3의 (b)에서 도면부호 220은 9번 포트(9 Port)를 의미한다. 9번 포트는 타겟의 고각 추정을 위한 정보를 획득하는 것이다.In (b) of FIG. 3 , reference numeral 220 denotes a 9th port. Port 9 is to acquire information for estimating the elevation of the target.

도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나에서 3번 포트로만 급전될 경우의 안테나 특성을 설명하기 위한 참고도이다.4 and 5 are reference diagrams for explaining antenna characteristics when power is supplied only to port 3 in the patch array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4의 (a)는 이득의 Theta 성분별 색상값을 나타낸다.4 (a) shows the color value for each Theta component of the gain.

도 4의 (b)는 3번 포트만으로 급전될 때 패치 어레이 안테나(100)의 시뮬레이션 결과를 도시한 것으로서, Theta 성분을 3차원 방사 패턴(3D Radiation Pattern)으로 나타낸 것이다.FIG. 4(b) shows a simulation result of the patch array antenna 100 when power is supplied to only port 3, and the Theta component is expressed as a 3D radiation pattern.

도 4의 (c)는 방위각 방향의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. 도 4의 (c)는 HFSS(High Frequency Structural Simulator)의 결과로서, Theta 성분의 방사 패턴(310)과 Phi 성분의 방사 패턴(320)을 2차원으로 나타낸 것이다. Theta 성분의 방사 패턴(310)과 Phi 성분의 방사 패턴(320) 각각의 곡선 정보(Curve info)는 다음과 같다.4C is a graph showing a radiation pattern in an azimuth direction. FIG. 4(c) is a result of a High Frequency Structural Simulator (HFSS), which shows the radiation pattern 310 of the Theta component and the radiation pattern 320 of the Phi component in two dimensions. Curve info of each of the radiation pattern 310 of the theta component and the radiation pattern 320 of the Phi component is as follows.

310 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg310 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg

320 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg320 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg

도 5의 (a)는 이득의 Phi 성분별 색상값을 나타낸다.5(a) shows color values for each Phi component of the gain.

도 5의 (b)는 3번 포트만으로 급전될 때 패치 어레이 안테나(100)의 시뮬레이션 결과를 도시한 것으로서, Phi 성분을 3차원 방사 패턴(3D Radiation Pattern)으로 나타낸 것이다.FIG. 5B shows a simulation result of the patch array antenna 100 when power is supplied to only port 3, and shows the Phi component as a 3D radiation pattern.

도 5의 (c)는 고각 방향의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. 도 5의 (c)는 HFSS(High Frequency Structural Simulator)의 결과로서, Theta 성분의 방사 패턴(330)과 Phi 성분의 방사 패턴(340)을 2차원으로 나타낸 것이다. Theta 성분의 방사 패턴(330)과 Phi 성분의 방사 패턴(340) 각각의 곡선 정보(Curve info)는 다음과 같다.FIG. 5C is a graph showing a radiation pattern in an elevation direction. FIG. 5(c) is a result of a High Frequency Structural Simulator (HFSS), and shows the radiation pattern 330 of the Theta component and the radiation pattern 340 of the Phi component in two dimensions. Curve info of each of the radiation pattern 330 of the theta component and the radiation pattern 340 of the Phi component is as follows.

330 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg330 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg

340 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg340 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg

도 6과 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나에서 9번 포트로만 급전될 경우의 안테나 특성을 설명하기 위한 참고도이다.6 and 7 are reference diagrams for explaining antenna characteristics when power is supplied only to port 9 in the patch array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (a)는 이득의 Theta 성분별 색상값을 나타낸다.6A shows color values for each Theta component of the gain.

도 6의 (b)는 9번 포트만으로 급전될 때 패치 어레이 안테나(100)의 시뮬레이션 결과를 도시한 것으로서, Theta 성분을 3차원 방사 패턴(3D Radiation Pattern)으로 나타낸 것이다.FIG. 6(b) shows a simulation result of the patch array antenna 100 when power is supplied to only port 9, and the Theta component is expressed as a 3D radiation pattern.

도 6의 (c)는 방위각 방향의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. 도 6의 (c)는 HFSS(High Frequency Structural Simulator)의 결과로서, Theta 성분의 방사 패턴(350)과 Phi 성분의 방사 패턴(360)을 2차원으로 나타낸 것이다. Theta 성분의 방사 패턴(350)과 Phi 성분의 방사 패턴(360) 각각의 곡선 정보(Curve info)는 다음과 같다.6C is a graph illustrating a radiation pattern in an azimuth direction. FIG. 6(c) is a result of a High Frequency Structural Simulator (HFSS), which shows the radiation pattern 350 of the Theta component and the radiation pattern 360 of the Phi component in two dimensions. Curve info of each of the radiation pattern 350 of the theta component and the radiation pattern 360 of the Phi component is as follows.

350 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg350 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg

360 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg360 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Theta = 90 deg

도 7의 (a)는 이득의 Phi 성분별 색상값을 나타낸다.7A shows color values for each Phi component of the gain.

도 7의 (b)는 9번 포트만으로 급전될 때 패치 어레이 안테나(100)의 시뮬레이션 결과를 도시한 것으로서, Phi 성분을 3차원 방사 패턴(3D Radiation Pattern)으로 나타낸 것이다.7 (b) shows a simulation result of the patch array antenna 100 when power is supplied only through port 9, and shows the Phi component as a 3D radiation pattern.

도 7의 (c)는 고각 방향의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. 도 7의 (c)는 HFSS(High Frequency Structural Simulator)의 결과로서, Theta 성분의 방사 패턴(370)과 Phi 성분의 방사 패턴(380)을 2차원으로 나타낸 것이다. Theta 성분의 방사 패턴(370)과 Phi 성분의 방사 패턴(380) 각각의 곡선 정보(Curve info)는 다음과 같다.7C is a graph showing a radiation pattern in an elevation direction. FIG. 7C is a result of a High Frequency Structural Simulator (HFSS), which shows the radiation pattern 370 of the Theta component and the radiation pattern 380 of the Phi component in two dimensions. Curve info of each of the radiation pattern 370 of the theta component and the radiation pattern 380 of the Phi component is as follows.

370 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg370 : dB(Gain Theta), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg

380 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg380 : dB(Gain Phi), Freq = 76.5GHz, Phi = 0 deg

도 8은 수신 채널의 방위각 및 고각별 DBF 합성 빔 패턴(조향)을 도시한 도면이다. 도 8의 (a) 내지 (d)에서 좌측도는 이득의 성분별 색상값을 나타낸 것이다.8 is a diagram illustrating a DBF composite beam pattern (steering) for each azimuth and elevation angle of a reception channel. The left diagrams in (a) to (d) of FIG. 8 show color values for each component of the gain.

도 8의 (a)에서 우측도는 Theta 성분을 3차원 방사 패턴(3D Radiation Pattern(E-theta))으로 나타낸 것으로서, 방위각 수신 안테나만 합성한 것이다.The right view in FIG. 8 (a) shows the Theta component as a 3D radiation pattern (E-theta), and only the azimuth receiving antenna is synthesized.

도 8의 (b)에서 우측도는 Theta 성분을 3차원 방사 패턴으로 나타낸 것으로서, 방위각 수신 안테나만 합성한 것이다.The right view in FIG. 8(b) shows the Theta component as a three-dimensional radiation pattern, and only the azimuth receiving antenna is synthesized.

도 8의 (c)에서 우측도는 Phi 성분을 3차원 방사 패턴(3D Radiation Pattern(E-phi))으로 나타낸 것으로서, 고각 수신 안테나만 합성한 것이다.The right view in FIG. 8(c) shows the Phi component as a three-dimensional radiation pattern (3D Radiation Pattern (E-phi)), and only the high-angle reception antenna is synthesized.

도 8의 (d)에서 우측도는 Phi 성분을 3차원 방사 패턴으로 나타낸 것으로서, 고각 수신 안테나만 합성한 것이다.The right view in FIG. 8(d) shows the Phi component as a three-dimensional radiation pattern, and only the high-angle reception antenna is synthesized.

도 8의 (a) 내지 (d)는 1 ~ 12번 포트를 전체 사용한 안테나의 합성 빔 패턴을 나타낸다. 도 8의 (a) 및 (b)는 수평 방향의 안테나만을 이용하여 DBF를 할 경우 방위각 방향으로 합성 빔패턴이 조향되는 실시상의 예를 각각 나타내며, 도 8의 (c) 및 (d)는 수직 방향의 안테나만을 이용하여 DBF를 할 경우 고각 방향으로 합성 빔패턴이 조향되는 실시상의 예를 각각 나타낸다.8A to 8D show a composite beam pattern of an antenna using all ports 1 to 12. Referring to FIG. 8 (a) and (b) show an embodiment in which a composite beam pattern is steered in an azimuth direction when DBF is performed using only a horizontal antenna, and FIGS. 8 (c) and (d) are vertical In the case of DBF using only the directional antenna, an embodiment in which the composite beam pattern is steered in the elevation direction is shown respectively.

본 발명은 별도의 안테나 개구 면적 증가 없이 방위각 및 고각 방향으로 빔 패턴을 조향할 수 있어 표적의 3D 좌표를 추정할 수 있는 장점을 갖는 배열 구조 및 배열 안테나의 실시상의 예를 효과적으로 나타낸다.The present invention effectively shows an exemplary embodiment of an array structure and an array antenna having the advantage of estimating 3D coordinates of a target by steering a beam pattern in azimuth and elevation directions without increasing the antenna aperture area.

이상 설명한 패치 어레이 안테나(100)는 차량에 장착되어 레이더 신호를 송수신할 때 이용될 수 있다.The patch array antenna 100 described above may be mounted on a vehicle and used when transmitting and receiving radar signals.

이상 설명한 본 발명은 안테나 방사 소자를 중첩 사용함으로써 즉, 방위각 추정을 위한 방사 소자와 고각 추정을 위한 방사 소자가 공유되도록 패치 어레이 안테나(100)를 구성함으로써, 별도의 안테나 개구 면적 증가 없이 방위각 및 고각 방향으로 빔 패턴 조향 가능한 안테나를 제안한다. 본 발명에 따르면, 안테나 크기의 소형화에 용이하고 급전 포트에 따른 빔 패턴 조향성도 우수하다.According to the present invention described above, by overlapping antenna radiating elements, that is, by configuring the patch array antenna 100 so that the radiating element for azimuth estimation and the radiating element for estimating the elevation are shared, the azimuth and elevation angles without additional antenna opening area increase. A beam pattern steerable antenna is proposed. According to the present invention, it is easy to reduce the size of the antenna and the beam pattern steerability according to the feeding port is excellent.

이상 설명한 본 발명은 77GHz Long Range 전방 레이더 시스템에 적용될 수 있다.The present invention described above can be applied to a 77 GHz Long Range forward radar system.

이상 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 효과에 대해 살펴보면 다음과 같다.An embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 1 to 8 . Looking at the effects of the present invention as follows.

첫째, 제안된 안테나 배열 구성 및 배열 안테나는 차량용 레이더에 적용시 방위각 뿐만 아니라 고각 방향의 표적을 별도의 크기 증가 없이 DBF를 구성하여 추정할 수 있는 구조이다. 이는 차량용 레이더의 전면 표적의 고각을 추정하여 위험 표적이 아닌 맨홀 뚜껑, 신호등 등과 같은 표적을 구별할 수 있어 레이더 시스템의 다기능 구현에 효과적이다.First, the proposed antenna array configuration and array antenna have a structure that can estimate not only the azimuth but also the target in the elevation direction without increasing the size of the DBF when applied to a vehicle radar. This is effective for multi-functional realization of radar systems as it is possible to distinguish targets such as manhole covers and traffic lights that are not dangerous targets by estimating the elevation angle of the front target of the vehicle radar.

둘째, 단일 기판에 서로 직교하게 배열되는 복수개의 안테나를 구비할 수 있고, RF 칩과 서로 직접화가 용이한 구조이다. 또한 일반 PCB 공정을 통해 제작이 용이하다.Second, a plurality of antennas arranged orthogonally to each other can be provided on a single substrate, and the structure is easy to direct with the RF chip. In addition, it is easy to manufacture through the general PCB process.

세째, 고각 추정을 위한 배열 구조를 추가할 경우에도 안테나의 개구 면적이 증가하지 않아 상대적으로 PCB 기판의 크기 축소 효과를 갖는다.Third, even when an array structure for estimating the elevation angle is added, the aperture area of the antenna does not increase, thereby reducing the size of the PCB substrate relatively.

네째, PCB 기판의 축소 효과를 갖는다.Fourth, it has the effect of reducing the PCB substrate.

다섯째, 안테나 개구 면적이 별도로 필요하지 않아 기판 크기의 변화 없이 다기능 구현이 가능하여 원가 절감의 효과를 갖는다.Fifth, since the antenna opening area is not separately required, multi-functional implementation is possible without changing the size of the substrate, thereby reducing the cost.

본 발명에 따른 레이더 신호 송수신 장치는 레이더 신호 생성부 및 패치 어레이 안테나(100)를 포함한다. 이러한 레이더 신호 송수신 장치는 차량에 장착될 수 있다.The radar signal transceiver apparatus according to the present invention includes a radar signal generator and a patch array antenna 100 . Such a radar signal transceiver may be mounted on a vehicle.

레이더 신호 생성부는 레이더 신호를 생성하는 것으로서, RF 모듈과 동일한 개념이다.The radar signal generator generates a radar signal and has the same concept as the RF module.

레이더 신호 송수신 장치는 패치 그룹에 포함되는 패치들(ex. 제1 패치군(111))과 제1 급전선들을 이용하여 타겟의 x축 방향 정보를 획득한다. 또한 레이더 신호 송수신 장치는 패치 그룹에 포함되는 패치들(ex. 제2 패치군(112))과 제2 급전선들을 이용하여 타겟의 y축 방향 정보를 획득한다. 이렇게 레이더 신호 송수신 장치에 의해 획득된 타겟의 x축 방향 정보와 타겟의 y축 방향 정보는 타겟의 3차원 위치 정보를 생성하는 데에 이용될 수 있다.The radar signal transceiver acquires the x-axis direction information of the target by using the patches (eg, the first patch group 111 ) included in the patch group and the first feed lines. In addition, the radar signal transceiver acquires the y-axis direction information of the target by using the patches (eg, the second patch group 112 ) and the second feeders included in the patch group. The x-axis direction information of the target and the y-axis direction information of the target obtained by the radar signal transceiver in this way may be used to generate 3D position information of the target.

패치 어레이 안테나(100)는 레이더 신호 생성부에 의해 생성된 레이더 신호를 외부로 출력하며, 반사되어 돌아온 레이더 신호를 수신하는 것이다. 패치 어레이 안테나(100)의 특징에 대해서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 전술하였는 바, 이하 보다 자세한 설명을 생략한다.The patch array antenna 100 outputs the radar signal generated by the radar signal generator to the outside, and receives the reflected radar signal. Since the characteristics of the patch array antenna 100 have been described above with reference to FIGS. 1 to 8 , detailed descriptions thereof will be omitted.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.Even if all the components constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more. In addition, although all the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the functions of the combined hardware in one or a plurality of hardware program modules It may be implemented as a computer program having In addition, such a computer program is stored in a computer readable media such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., read and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention. The computer program recording medium may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the detailed description. Commonly used terms such as terms defined in the dictionary should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions are possible within the range that does not depart from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (11)

기판의 개구면에 배치되는 복수개의 패치들을 포함하고, 상기 패치들 중 적어도 일부는 일방향으로 배열된 상기 패치들을 포함하는 제1 패치군과, 타방향으로 배열된 상기 패치들을 포함하는 제2 패치군에 동시에 포함되는 패치 그룹;
상기 제1 패치군에 속하는 상기 패치들을 제1 거리를 두고 연결하는 제1 급전선들과, 상기 제2 패치군에 속하는 상기 패치들을 제2 거리를 두고 연결하는 제2 급전선들을 포함하는 급전선 그룹;
상기 패치들과 상기 제1 급전선들을 이용하여 타겟의 x축 방향 정보를 얻기 위한 제1 신호들을 획득하되, 상기 개구면을 통해 상기 제1 신호를 수신하는 제1 수신 모듈; 및
상기 패치들과 상기 제2 급전선들을 이용하여 상기 타겟의 y축 방향 정보를 얻기 위한 제2 신호들을 획득하되, 상기 개구면을 상기 제1 수신 모듈과 공유하여 상기 제2 신호를 획득하는 제2 수신 모듈;을 포함하고
상기 타겟의 x축 방향 정보와 상기 타겟의 y축 방향 정보는 상기 타겟의 3차원 위치 정보를 생성하는 데에 이용되되, 상기 타겟의 x축 방향 정보는 상기 타겟의 수평 방향의 각도를 추정하기 위한 방위각 디지털 빔포밍(DBF)을 위한 정보이고, 상기 타겟의 y축 방향 정보는 상기 타겟의 수직 방향의 각도를 추정하기 위한 고각 디지털 빔포밍을 위한 정보이며,
방위각 정보를 획득하기 위한 상기 제1 수신 모듈에 구비되는 상기 제1 급전선의 길이에 해당되는 상기 제1 거리는, 고각 정보를 획득하기 위한 제2 수신 모듈에 구비되는 상기 제2 급전선의 길이에 해당되는 상기 제2 거리보다 긴 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 패치 어레이 안테나.A first patch group including a plurality of patches disposed on an opening surface of a substrate, wherein at least some of the patches include the patches arranged in one direction, and a second patch group including the patches arranged in the other direction a group of patches simultaneously included in;
a feed line group including first feed lines connecting the patches belonging to the first patch group at a first distance and second feed lines connecting the patches belonging to the second patch group at a second distance;
a first receiving module which acquires first signals for obtaining x-axis direction information of a target using the patches and the first feed lines, and receives the first signal through the aperture; and
A second reception for acquiring second signals for acquiring y-axis direction information of the target using the patches and the second feeding lines, and sharing the aperture with the first reception module to acquire the second signal module; contains
The x-axis direction information of the target and the y-axis direction information of the target are used to generate three-dimensional position information of the target, and the x-axis direction information of the target is used for estimating a horizontal angle of the target. Information for azimuth digital beamforming (DBF), and the y-axis direction information of the target is information for high-angle digital beamforming for estimating an angle in the vertical direction of the target,
The first distance corresponding to the length of the first feed line provided in the first receiving module for obtaining the azimuth information corresponds to the length of the second feed line provided in the second receiving module for obtaining the elevation information A patch array antenna, characterized in that it has a length greater than the second distance. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 패치 그룹은 적어도 하나의 열(Column)을 구성하는 상기 제1 패치군과 적어도 하나의 행(Row)을 구성하는 상기 제2 패치군을 포함하는 것을 특징으로 하는 패치 어레이 안테나.The method of claim 1,
The patch group includes the first patch group constituting at least one column and the second patch group constituting at least one row. 제 1 항에 있어서,
상기 패치들은 바둑판식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 패치 어레이 안테나.The method of claim 1,
A patch array antenna, characterized in that the patches are tiled. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 급전선들은 상기 일방향으로 배열된 패치들 중에서 인접하는 패치들끼리 상호 연결하며, 상기 제2 급전선들은 상기 타방향으로 배열된 패치들 중에서 인접하는 패치들끼리 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 패치 어레이 안테나.The method of claim 1,
The first feed lines interconnect adjacent patches among the patches arranged in one direction, and the second feed lines interconnect adjacent patches among the patches arranged in the other direction. antenna. 삭제delete 삭제delete 레이더 신호를 생성하는 레이더 신호 생성부; 및
상기 레이더 신호를 외부로 출력하며, 반사되어 돌아온 상기 레이더 신호를 수신하는 패치 어레이 안테나;를 포함하되,
상기 패치 어레이 안테나는,
기판의 개구면에 배치되는 복수개의 패치들을 포함하고, 상기 패치들 중 적어도 일부는 일방향으로 배열된 상기 패치들을 포함하는 제1 패치군과, 타방향으로 배열된 상기 패치들을 포함하는 제2 패치군에 동시에 포함되는 패치 그룹;
상기 제1 패치군에 속하는 상기 패치들을 제1 거리를 두고 연결하는 제1 급전선들과, 상기 제2 패치군에 속하는 상기 패치들을 제2 거리를 두고 연결하는 제2 급전선들을 포함하는 급전선 그룹;
상기 패치들과 상기 제1 급전선들을 이용하여 타겟의 x축 방향 정보를 얻기 위한 제1 신호들을 획득하되, 상기 개구면을 통해 상기 제1 신호를 수신하는 제1 수신 모듈; 및
상기 패치들과 상기 제2 급전선들을 이용하여 상기 타겟의 y축 방향 정보를 얻기 위한 제2 신호들을 획득하되, 상기 개구면을 상기 제1 수신 모듈과 공유하여 상기 제2 신호를 획득하는 제2 수신 모듈;을 포함하고,
상기 타겟의 x축 방향 정보와 상기 타겟의 y축 방향 정보는 상기 타겟의 3차원 위치 정보를 생성하는 데에 이용되되, 상기 타겟의 x축 방향 정보는 상기 타겟의 수평 방향의 각도를 추정하기 위한 방위각 디지털 빔포밍(DBF)을 위한 정보이고, 상기 타겟의 y축 방향 정보는 상기 타겟의 수직 방향의 각도를 추정하기 위한 고각 디지털 빔포밍을 위한 정보이며,
방위각 정보를 획득하기 위한 상기 제1 수신 모듈에 구비되는 상기 제1 급전선의 길이에 해당되는 상기 제1 거리는, 고각 정보를 획득하기 위한 제2 수신 모듈에 구비되는 상기 제2 급전선의 길이에 해당되는 상기 제2 거리보다 긴 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 송수신 장치.a radar signal generator generating a radar signal; and
A patch array antenna for outputting the radar signal to the outside and receiving the reflected radar signal;
The patch array antenna comprises:
A first patch group including a plurality of patches disposed on an opening surface of a substrate, wherein at least some of the patches include the patches arranged in one direction, and a second patch group including the patches arranged in the other direction a group of patches simultaneously included in;
a feed line group including first feed lines connecting the patches belonging to the first patch group at a first distance and second feed lines connecting the patches belonging to the second patch group at a second distance;
a first receiving module which acquires first signals for obtaining x-axis direction information of a target using the patches and the first feed lines, and receives the first signal through the aperture; and
A second reception for acquiring second signals for acquiring y-axis direction information of the target using the patches and the second feeding lines, and sharing the aperture with the first reception module to acquire the second signal module; including;
The x-axis direction information of the target and the y-axis direction information of the target are used to generate three-dimensional position information of the target, and the x-axis direction information of the target is used for estimating a horizontal angle of the target. Information for azimuth digital beamforming (DBF), and the y-axis direction information of the target is information for high-angle digital beamforming for estimating an angle in the vertical direction of the target,
The first distance corresponding to the length of the first feed line provided in the first receiving module for obtaining the azimuth information corresponds to the length of the second feed line provided in the second receiving module for obtaining the elevation information The radar signal transceiver device, characterized in that it has a length longer than the second distance. 삭제delete
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