KR0175761B1 - 주파수 변조방식의 근접거리 경보장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근접거리 경보장치에 관한 것이다.

본 발명은, 송수신 안테나; 상기 송수신 안테나를 통해 송신되는 반송파를 발생시키는 반송파 발생기, 상기 반송파를 주파수 변조하기 위한 전압제어 발진기, 송신신호를 소정의 비율로 송신측과 수신부측으로 분배하기 위한 커플러, 송신신호를 송수신 안테나로 향하게 하고 수신신호는 믹서로 향하도록 신호분배하기 위한 서쿨레이터, 상기 커플러를 통해 분배된 송신신호의 일부를 입력으로 하고, 상기 서쿨레이터를 통해 입력된 수신신호를 서로 혼합하기 위한 믹서, 상기 반송파 주파수의 2배의 주파수성분만을 통과시키도록 그 중심주파수가 설정된 대역통과 필터, 및 상기 대역통과 필터를 거친 신호를 복조하기 위한 포락선 검파회로를 포함하여 구성되는 근접거리 감지부; 상기 근접거리 감지부에서 복조된 포락선 검파 파형에 의해 물체와의 접근거리를 판별하는 도플러 판별부; 그리고, 상기 도플러 판별부에서의 제어신호에 따라 그 출력음량이 조절되는 경보음 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조방식의 근접거리 경보장치를 제공하여 감지범위가 확대되는 효과를 제공한다.

Description

주파수 변조방식의 근접거리 경보장치

본 발명은 근접거리 경보장치에 관한 것으로, 특히 주파수 변조(FM)방식으로 변조된 전파를 송수신하고 이에 따른 도플러 효과를 이용하여 물체와의 근접 거리를 감지하는 거리 경보장치에 대한 것이다.

본 발명의 근접거리 경보장치는 물체와 본 장치와의 거리가 근접함에 따라서 사용자에게 경보를 제공하는 장치를 말한다.

본 장치의 일 사용예로서, 본 장치는 자동차 등의 후방에 설치되어 자동차의 후진시 자동차와 그 후방의 물체와의 거리가 일정한도 이내로 근접하면, 자동차 운전자에게 그 근접거리를 경보하기 위한 용도로서 사용가능하다.

종래 기술의 상기 근접거리 경보장치에서는 통상적으로 적외선 투사방식의 근접거리 탐지장치가 사용되고 있다. 이러한 적외선 투사방식은 장치에서 적외선을 방사하고, 물체에서 반사되어 수신되는 적외선의 양을 감지하여 물체와의 접근을 감지하는 방식을 말한다.

상술한 종래 기술의 근접거리 경보장치에서는 그 감지장치로서의 적외선의 방사패턴이 좁음으로 인해, 근접거리를 감지할 수 있는 영역이 한정되는 문제점을 가지고 있다.

또한 넓은 감지영역을 감지하게 하기 위해서는 상기 적외선 감지기를 다수개 배열하여야 하는 등으로 인한 비용상승의 문제와 아울러, 감지대상 물체가 접근하는 경로정도를 판별하여 경보하기에 곤란한 문제점을 또한 가지고 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결한 근접거리 감지장치로서, 물체의 접근에 따라 비례하여 그 경보음의 크기가 변화하며, 또한 근접거리의 감지범위가 넓은 근접거리 감지장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 근접거리 경보장치를 구성하는 회로의 전체적 구성을 보인 블럭 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 근접거리 경보장치의 근접거리 감지부의 회로구성도.

제3도는 본 발명에 따른 근접거리 경보장치에 의해 수신된 수신신호 및 그 경보음과의 관계를 나타낸 도면으로서,

제3(a)도는 물체의 근접에 따른 도플러신호 파형.

제3(b)도는 수신신호레벨과 경보음 레벨과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 근접거리 감지부 200 : 송수신 안테나

300 : 도플러 판별부 400 : 경보음 발생부

110 : 반송파 발생기 120 : 전압제어 발진기

130 : 커플러 140 : 서쿨레이터

150 : 믹서 160 : 대역통과 필터

170 : 포락선 검파회로부

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 송수신 안테나(200); 상기 송수신 안테나(200)를 통해 송신되는 반송파를 발생시키는 반송파 발생기(110), 상기 반송파를 주파수 변조하기 위한 전압제어 발진기(120), 송신신호를 소정의 비율로 송신측과 수신부측으로 분배하기 위한 커플러(130), 송신신호를 송수신 안테나(200)로 향하게 하고 수신신호는 믹서(150)로 향하도록 신호분배하기 위한 서쿨레이터(140), 상기 커플러(130)를 통해 분배된 송신신호의 일부를 입력으로 하고, 상기 서쿨레이터(140)를 통해 입력된 수신신호를 서로 혼합하기 위한 믹서(150), 상기 반송파 주파수의 2배의 주파수성분만을 통과시키도록 그 중심주파수가 설정된 대역통과 필터(160), 및 상기 대역통과 필터(160)를 거친 신호를 복조하기 위한 포락선 검파회로(170)를 포함하여 구성되는 근접거리 감지부(100); 상기 근접거리 감지부(100)에서 복조된 포락선 검파파형에 의해 물체와의 접근거리를 판별하는 도플러 판별부(300); 그리고, 상기 도플러 판별부(300)에서의 제어신호에 따라 그 출력음량이 조절되는 경보음 발생부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조방식의 근접거리 경보장치를 제공한다.

[실시예]

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 주파수 변조방식을 사용한 근접거리 경보장치의 회로구성도이다.

이 회로는 크게 보아 근접거리 감지부(100), 송수신 안테나(200), 도플러 판별부(300), 및 경보음 발생부(400)로 구분된다.

제2도는 본 발명에 따른 근접거리 경보장치의 근접거리 감지부(100)의 회로구성도이다. 이하, 근접거리 감지부(100)의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 근접거리 경보장치의 근접거리 감지부(100)는 반송파 발생기(110), 전압제어 발진기(120), 커플러(130), 서쿨레이터(140), 믹서(150), 대역통과 필터(160) 및 포락선 검파회로(170)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 상기 근접거리 감지부(100)의 상세한 동작을 설명하면 다음과 같다.

반송파 발생기(110)는 전압제어 발진기(120)와 더불어 주파수 변조(FM)신호를 발생시킨다. 이때 전압제어 발진기는 인가되는 전압에 비례하는 주파수를 가지는 파형발진기이므로, 여기에 인가되는 전압이 일정한 주기로 변화하는 경우에 그 출력주파수도 역시 일정한 주기로 변화한다.

본 발명의 반송파 발생기(110)의 발생주파수는 송수신 안테나(200)와의 매칭 효율을 고려하여 설계하여야 하는 바, 송수신 안테나(200)를 소형으로 하기 위해서는 수 MHz대의 주파수대에서 그 주파수를 설정하는 것이 바람직하다.

커플러(130)는 상술한 바와 같은 주파수 변조된 송신신호를 서쿨레이터(140)와 믹서(150)에 소정의 비율로 분배하는 역할을 담당한다.

서쿨레이터(140)는 커플러(130)를 통해 인가되는 송신신호는 송수신 안테나(200)를 통해 자유공간에 방사시키고, 상기 송수신 안테나(200)를 통해 수신되는 신호는 후술하는 믹서(150)에 보내는 신호 분배기로서 기능한다.

믹서(150)는 두 개의 입력부 및 하나의 출력부를 포함하여 구성되어 있다. 이 믹서(150)는 상술한 커플러(130)를 통해 분배된 송신신호의 일부를 입력으로 하고, 송수신 안테나(200)를 통해 수신되어 상기 서쿨레이터(140)를 통해 입력된 신호를 서로 혼합하는 기능을 담당한다. 이때 믹서(150)는 상기 두 개의 입력신호의 고조파 성분을 발생시킨다. 이러한 고조파 성분은 상기 반송파 발생기(110)에서 발생된 주파수를 fm이라 할 때 n×fm(n은 정수)의 주파수를 갖는 신호를 출력시킨다.

본 발명의 대역통과 필터(160)는 상기 믹서(150)를 통해 생성된 여러 가지 주파수성분중에서 소망하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 기능을 수행하는 바, 본 발명에서 상기 대역통과 필터(160)의 대역 중심주파수는 상기 반송파 발생기(110)에서 발생된 주파수의 2배의 주파수를 갖는 신호성분만을 통과시키도록 그 중심주파수가 설정된다.

이후, 상기 대역통과 필터(160)를 거친 신호는 포락선 검파회로(170)에 인가된다.

이 포락선 검파회로(170)는 다이오드에 의해 검파한 후, 저항기(R)와 커패시터(C)를 병렬로 연결한 회로로 구성된다. 이때 상기 저항기(R)와 커패시터(C)에 의해 정해지는 시정수는 상기 믹서(150)를 통해 출력된 중간주파수의 입력전압의 1주기보다 충분히 크게 설정하는 것이 바람직하다.

제3도는 본 발명에 따른 근접거리 경보장치에 의해 수신된 수신신호 및 그 경보음과의 관계를 나타낸 도면으로서, 제3(a)도는 도플러신호, 제3(b)도는 수신신호레벨과 경보음 레벨과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 도플러 판별부(300)는 상기 근접거리 감지부(100)에서 검파된 포락선 검파 파형에 의해 물체와의 접근거리를 후술하는 경보음 발생부(400)에 입력하는 기능을 수행한다.

목표물에서 반사되어 수신되는 전파는 송신전류에 비례하여 전압이 유기되는 한편, 송신전류의 위상은 변하지 않는다. 따라서 목표물에 의해 반사되어 수신되는 전압은 안테나의 임피던스의 변화를 초래하며, 이러한 관계를 수식으로 나타내면 아래와 같다.

Z = e/I.

여기에서, I는 안테나의 송신전류, e는 반사에너지로 인한 전압성분을 말한다.

본 발명 근접거리 탐지장치과 목표물과의 거리가 가까워짐에 따라 다음 두 개의 현상이 일어난다. 그 첫째는 반사신호가 강해짐에 따라, e의 크기가 증가하는 현상이며, 그 둘째는 본 장치와 목표물과의 거리가 송신전파의 파장에 비하여 1/4 파장 변화할 때마다 e와 I 사이의 위상이 180˚씩 변화하는 현상이다.

따라서, 본 장치가 목표물에 접근함에 따라 송수신 안테나(200)의 임피던스 페이저는 나선을 그리며 축소된다. 따라서 안테나의 총 임피던스는 표적과 안테나의 거리가 반파장 단축할 때마다 한 사이클을 그리면서 주기적으로 작아지거나 커진다. 본 장치와 목표물과의 거리가 멀어지면, 상기 임피던스 페이저는 나선을 그리면서 점차로 확대된다. 이러한 효과를 도플러 효과라 한다.

본 발명의 송수신 안테나(200)와 물체와의 거리가 가까워 질 수록 상기 포락선 검파 파형의 진폭은 상승한다. 따라서, 도플러 판별부(300)는 상기 검파신호의 진폭을 감지하고, 이에 비례하여 경보음 발생부(400)에 제어신호를 발생한다.

본 발명의 경보음 발생부(400)는 통상의 스피커를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 도플러 판별부(300)에서의 제어신호에 따라 그 출력음량이 조절되는 회로로 구성된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 구성과 그 작용에 따르면, 본 발명의 주파수 변조방식을 이용한 근접거리 경보장치는 종래의 근접거리 경보장치에 비하여 그 감지 영역이 넓으므로, 감지범위가 확대되는 효과를 제공한다.

본 발명의 근접거리 경보장치는 물체와의 거리가 근접할수록 이에 비례하여 그 경보음의 크기가 변화하므로, 사용자에게 청각적 변화에 따른 근접거리의 변화율 등을 판별할 수 있게 하는 효과를 또한 제공한다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (2)

1. 송수신 안테나(200); 상기 송수신 안테나(200)를 통해 송신되는 반송파를 발생시키는 반송파 발생기(110), 상기 반송파를 주파수 변조하기 위한 전압제어 발진기(120), 송신신호를 소정의 비율로 송신측과 수신부측으로 분배하기 위한 커플러(130), 송신신호를 송수신 안테나(200)로 향하게 하고 수신신호는 믹서(150)로 향하도록 신호분배하기 위한 서쿨레이터(140), 상기 커플러(130)를 통해 분배된 송신신호의 일부를 입력으로 하고, 상기 서쿨레이터(140)를 통해 입력된 수신신호를 서로 혼합하기 위한 믹서(150), 상기 반송파 주파수의 2배의 주파수성분만을 통과시키도록 그 중심주파수가 설정된 대역통과 필터(160), 및 상기 대역통과 필터(160)를 거친 신호를 복조하기 위한 검파회로(170)를 포함하여 구성되는 근접거리 감지부(100); 상기 근접거리 감지부(100)에서 복조된 검파 파형에 의해 물체와의 접근거리를 판별하는 도플러 판별부(300); 그리고, 상기 도플러 판별부(300)에서의 제어신호에 따라 그 출력음량이 조절되는 경보음 발생부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조방식의 근접거리 경보장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 검파회로(170)는 다이오드에 의해 검파 후, 저항기(R)와 커패시터(C)를 병렬로 연결한 회로로 구성되는 포락선 검파회로(170)인 것을 특징으로 하는 주파수 변조방식의 근접거리 경보장치.