KR100522293B1 - 마이크로 웨이브 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 웨이브 검출 장치에 관한 것으로, 공중에 방사된 RF 신호를 수신하는 혼 안테나; 선택된 주파수 대역 신호를 생성하는 전압 제어 발진기; 상기 혼 안테나에서 수신된 RF 신호를 전송하는 도파관; 상기 도파관의 소정의 위치에서 도파관을 관통하여 삽입되고, 상기 전압 제어 발진기의 출력단과 전기적으로 연결되어 전압 제어 발진기의 출력 신호가 입력되는 피딩 스크루; 상기 도파관을 통하여 전송된 상기 RF 신호와 상기 피딩 스크루를 통하여 상기 출력 신호를 입력받고 이를 혼합하여 중간 주파수 신호로 출력하는 주파수 혼합기;를 포함하여 구성되는 마이크로 웨이브 검출 장치를 제공함으로써, 전압 제어 발진기의 출력을 주파수 혼합기에 입력함에 있어서 윈도우를 통하지 않고 피딩 스크루를 통하여 입력함으로써, 전압 제어 발진기의 출력을 최적화하는 효과가 있다.

Description

마이크로 웨이브 검출 장치{MICROWAVE DETECTOR}
본 발명은 마이크로웨이브 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투 포트 소자 전압 제어 발진기의 출력을 피딩 스크루를 통하여 출력함으로써 전압 제어 발진기의 출력을 최적화하는 마이크로웨이브 검출 장치에 관한 것이다.
도 1은 마이크로 웨이브 검출 장치의 일반적인 블록 구성도이다. 동 도면에 도시된 바와 같이 마이크로 웨이브 검출 장치는 일반적으로 공기중의 전자기파(electromagnetic wave) 신호를 수신하여 도선상의 전기적 변화로 전달하여 주는 안테나(100), 수신된 RF(Radio Frequency) 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역으로 주파수 하향 변환(Down Conversion)하는 주파수 혼합기(Mixer)(200) 및 주파수 합성을 위해 국부 발진기(LO: Local Oscillator) 주파수를 공급하는 전압 제어 발진기(VCO)(300)를 포함하여 구성된다. 채널선택이 필요한 경우 국부 발진기(LO) 주파수를 변화시켜 채널을 선택할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 혼 타입 마이크로 웨이브 검출 장치의 블럭 구성도 및 외관 구성도이다. 도시된 바와 같이, 혼 타입 마이크로 웨이브 검출 장치는 혼 안테나(120), 주파수 혼합기(200) 및 건(Gunn) 다이오드(322)와 배랙터(Varactor) 다이오드(324)로 구성된 전압 제어 발진기(320)를 포함하여 구성되며, 튜닝(tuning)을 위하여 하나 이상의 tuning screw(122)를 가진다. 전압 제어 발진기(320)는 기본 주파수 신호와 기본 주파수의 체배 주파수 신호를 발생하여 주파수 혼합기(200)에 입력한다.
도 2c는 종래의 혼 타입 마이크로 웨이브 검출 장치의 주파수 혼합기(200)와 전압 제어 발진기(320)를 구성 소자적 측면에서 도시한 상세 도면이다. 동 도면에 도시된 바와 같이, 주파수 혼합기(200)는 비선형 소자인 쇼트키(Schottky) 다이오드로 구현되고, 전압 제어 발진기(320)는 마이크로파용 발진 소자인 건 다이오드(322)와 동조 소자인 배랙터 다이오드(324) 및 공진 캐버티(326)로 구성된다.
배랙터 다이오드(324)의 역방향 전압 변화에 따른 접합용량의 변화를 이용하여 발진 출력의 주파수를 선택할 수 있으며, 건 다이오드(322)는 선택된 주파수 신호를 생성하여 윈도우(window)(328)를 통하여 도파관(400)으로 발진출력을 전달한다. 비선형(Nonlinear) 소자인 쇼트키 다이오드는 발진 출력 신호와 혼 안테나로부터 수신된 RF 신호를 혼합하여 IF 신호를 출력한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 혼 안테나의 전압 제어 발진기를 구성하는 건 다이오드 및 가변용량 다이오드는 고가의 소자이지만 충격에 약하며, 특히 공진 캐버티를 필요로 하는 문제점이 있다.
또한, 전압 제어 발진기의 출력이 윈도우를 통하여 주파수 혼합기로 입력됨으로써, 전압 제어 발진기의 출력의 최적화에 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공진 캐버티를 제거하고서 도파관을 관통하여 피딩 스크루를 설치하고, 투 포트 소자 전압 제어 발진기의 출력을 피딩 스크루에 급전함으로써, 전압 제어 발진기의 출력을 최적화하는 마이크로웨이브 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공중에 방사된 RF 신호를 수신하는 혼 안테나; 선택된 주파수 대역 신호를 생성하는 전압 제어 발진기; 상기 혼 안테나에서 수신된 RF 신호를 전송하는 도파관; 상기 도파관의 소정의 위치에서 도파관을 관통하여 삽입되고, 상기 전압 제어 발진기의 출력단과 전기적으로 연결되어 전압 제어 발진기의 출력 신호가 입력되는 피딩 스크루; 상기 도파관을 통하여 전송된 상기 RF 신호와 상기 피딩 스크루를 통하여 상기 출력 신호를 입력받고 이를 혼합하여 중간 주파수 신호로 출력하는 주파수 혼합기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치의 구성도이다. 동 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출장치는 혼 안테나(120), 주파수 혼합기(200), 도파관(400), 피딩 스크루(450), 전압 제어 발진기(350) 및 톱니파 발생기(390)를 포함하여 구성된다.
상기 혼 안테나(120)는 공중에 방사된 RF 신호를 수신한다. RF 신호의 주파수 대역은 X밴드(8~12GHz), k밴드(18~26GHz) 및 Ka밴드(26~40GHz)이며, 특히 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치로 수신 가능한 RF 신호 대역은 X밴드 11.280GHZ ~ 11.680GHz, K밴드 22.680GHz ~ 23.360GHz, Ka밴드 34.02GHz ~ 35.4GHz인 것이 바람직하다. 설정된 K밴드 및 Ka밴드 신호는 각각 X밴드 신호 주파수를 기본으로 하여 2 체배, 3 체배 주파수 신호임을 알 수 있다.
이하 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치에 있어서는 X밴드 K밴드 및 Ka밴드 주파수 대역 중 X밴드에서는 10.525GHz, K밴드에서는 24.15GHz, Ka밴드에서는 35.717GHz의 RF 주파수 신호가 수신되는 경우를 설명하지만, 각국 별로 사용 가능한 주파수에 따라 변화 가능함은 당업자에게 있어서 자명하다.
상기 전압 제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)(350)는 선택된 주파수 신호를 생성하는 국부 발진기(LO: Local Oscillator)로 동작한다. 전압 제어 발진기(350)의 주파수 선택은 상기 톱니파 발생기(390)에서 발생한 스위프 전압(Sweep Voltage)을 이용한다. 스위프 전압이 전압 제어 발진기(350)에 입력되면, 전압제어 발진기(350)의 구성소자의 정전용량이 변화되고 이로서 출력 주파수도 일정 범위를 가지게 된다.
X밴드의 RF 신호(10.525GHz) 검출을 위해, 전압제어 발진기(350)는 11.280GHz ~ 11.680GHz의 대역 주파수 신호를 스위핑하면서 출력하고, 이를 위하여 톱니파 발생기(390)의 출력은 1.5V ~ 8V의 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
정전용량이 변화되는 구성소자는 투 포트 소자인 것이 바람직하다. 투 포트 소자를 이용한 전압 제어 발진기(350)는 도 2c에서 설명된 종래의 원포트 소자 전압 제어 발진기(320)가 구비한 공진 캐버티(326)가 불필요하며, 인쇄 회로 기판(PCB) 형태로 제작 가능하다. 전압 제어 발진기(350)의 출력단은 상기 피딩 스크루(450)에 직접 연결되므로, 종래의 원 포트 전압 제어 발진기와는 달리 윈도우(Window)를 통하지 않고 피딩 스크루(450)를 통하여 도파관(400)에 접속된 주파수 혼합기(200)에 직접 전압 제어 발진기(350)의 출력을 공급할 수 있다.
투 포트 소자를 양극 접합 트랜지스터로 선택하여 구성한 전압 제어 발진기 회로는 아래 도 5에서 상세히 설명한다.
상기 도파관(400)은 속이 빈 금속관으로 만든 마이크로웨이브 전송로로써, 도시된 바와 같이 한쪽 면은 혼 안테나(120)와 접속되고 다른 한쪽 면은 피딩 스크루(450)가 삽입되며, 혼 안테나(120)와 피딩 스크루(450) 사이에 주파수 혼합기(200)가 장착된다.
상기 피딩 스크루(450)는 도파관(400)의 소정의 위치에서 도파관(400)을 관통하여 삽입되고, 상기 전압 제어 발진기(350)의 출력단과 전기적으로 연결되어 전압 제어 발진기(350)의 출력 신호가 입력된다. 소정의 위치를 선택하는 방법은 상기 주파수 혼합기(200)와 상기 피딩 스크루(450)간의 이격거리를 스위핑하면서, S(Scattering) 파라메터(주파수분포상에서 입력전압 대 출력전압비)를 측정하여 구하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 도파관(400) 후단부와 피딩 스크루(450)사이의 간격을 X(451)라 하고, X를 3mm ~ 18mm 범위내에서 1mm씩 증가하며 각 X에 대한 RF 전자계 해석 소프트웨어 시뮬레이션을 실시한다. 시뮬레이션 소프트웨어로는 안소프트(Ansoft)사에서 개발한 HFSS를 활용하는 것이 바람직하다.
S 파라메터 중 S21은 입력포트 대 출력포트의 전압비로써, 입력신호를 출력포트까지 얼마나 전송하는지를 나타낸다. 따라서, 전압 제어 발진기(350)로부터 피딩 스크루(450)로 입력되는 신호와 주파수 혼합기(200)로 방사되는 피딩 스크루(450)의 출력 신호의 전압비, 즉, S21값을 피딩 스크루(450)의 위치 선정에 활용할 수 있다.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명에 따른 피딩 스크루의 위치 선정을 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 동 도면은 S21 플럿(Plot) 특성을 4개씩 도시한 결과로써, X값에 따라서 피딩 스크루(450)를 통하여 출력되지 못하는 주파수가 시프트(Shift)되며, X가 3mm 또는 4mm일 경우가 도시된 전 주파수 대역(약 10GHz ~ 37GHz)에서 S21 특성이 가장 양호함을 나타낸다. 따라서, 도파관(400) 후단부와 피딩 스크루(450)사이의 간격 X가 3mm 또는 4mm인 곳에 피딩 스크루(450)를 위치시키는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 피딩 스크루(450)는 두께가 0.5mm ~ 1.5mm인 것이 바람직하며, 1mm인 경우 최적의 특성을 가진다.
상기 주파수 혼합기(200)는 비선형 소자로 구성되며, 혼 안테나(120)와 피딩 스크루(450)사이에서 피딩 스크루(450)와 이격하여 설치된다. 주파수 혼합기(200)는 도파관(400)을 통하여 전송된 RF 신호와 피딩 스크루(450)를 통하여 방사된 전압 제어 발진기(350)의 출력 신호를 입력받아 이를 혼합하여 중간 주파수 신호로 출력한다.
즉, 주파수 혼합기(200)는 소자의 비선형성을 이용하여 수신된 RF 신호와 전압 제어 발진기(350)의 출력 신호를 혼합함으로써 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한다. 본 발명의 실시예에서 중간 주파수는(IF)는 1.033GHz로 설정한다.
수신되는 신호가 X밴드 10.525GHz 주파수 RF신호인 경우 주파수 혼합기(200)에 입력되는 전압 제어 발진기(350)의 출력 신호는 11.558GHz 주파수 신호가 되며, 그 주파수의 체배인 23.116GHz, 34.674GHz 주파수 신호는 각각 K밴드, Ka밴드 신호 검출에 활용될 수 있다.
주파수 혼합기(200)의 비선형 소자로는 쇼트키 다이오드, 양극 접합 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트래지스터(FET)등을 사용할 수 있지만, 본 발명에 따른 마이크로웨이브 검출 장치에 있어서는 쇼트키 다이오드를 사용하는 경우를 설명한다.
주파수 혼합기(200)에 사용되는 비선형 소자가 쇼트키 다이오드인 경우, 쇼트키 다이오드의 입력단은 캐소드가 되고, 출력단은 애노우가 된다.
쇼트키 다이오드는 도파관(400) 내부 상하단 중앙에 직사각형 돌출부 형상의 리지(Ridge)(402, 404)가 있고 리지(402, 404) 양단 사이에 위치한다. 쇼트키 다이오드 애노드는 리지 상단(402)에 접속되고 쇼트키 다이오드 캐소드는 리지 하단(404)에 접속된다.
상기에서 비선형 소자는 원 포트 소자인 쇼트키 다이오드인 경우를 설명하였지만, 투 포트 소자인 양극 접합 트랜지스터(BJT) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)의 비선형성을 이용하여 구성할 수 있음은 당업자에게 있어서 자명하다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치의 투 포트 소자를 이용한 전압 제어 발진기의 상세 회로도이다. 동 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전압 제어 발진기는 발진부(380), 커플러(coupler)(386) 및 정 전류원(384)을 포함한다.
상기 발진부(380)의 트랜지스터 베이스(base)단은 개방(open) 되고, 개방된 베이스(base)단에 마이크로 스트립 라인(micro strip line)으로 구현된 커플러(386)가 연결되며, 트랜지스터 콜렉터(collector)단에는 정 전압원(Vcc)이, 트랜지스터 에미터단(emitter)에는 정 전류원(384)이 연결되어 구성된다.
회로의 동작 및 구성을 각 부분별로 좀 더 상세히 설명하면, 발진부(380)는 고주파용 트랜지스터(TR1)를 포함하며 일정 대역의 주파수 신호를 생성(발진)하는 주요부분이다. 개방된 양극 접합 트랜지스터(BJT)의 베이스단에 튜닝(Tuning) 전압을 가하면, 튜닝 전압에 비례하여 양극 접합 트랜지스터의 정전용량(capacitance)이 변화되고, 이를 이용함으로써 주파수가 선택된다.
톱니파 발생기(390)에서 출력되는 튜닝 전압은 1.5 ~ 8V 사이의 스위프 전압이며, 이에 상응하는 전압 제어 발진기(350)의 출력 신호 주파수 범위는 11.280GHz ~ 11.680GHz사이, 즉, 340MHz대역을 스위프하면서 출력된다.
또한, 전압 제어 발진기(350)는 상기의 11GHz대 주파수(11.280GHz ~ 11.680GHz)신호뿐만 아니라 11GHz대를 기본 주파수대로 하여 그 주파수의 체배 주파수 신호도 함께 출력한다. 따라서, 혼 안테나(120)에서 수신된 RF 신호가 X 밴드 대역 신호일 경우 11GHz대의 특정 주파수 신호가 주파수 혼합기(200)에서 상기 RF 신호와 혼합되고, 상기 수신된 RF 신호가 K 밴드 또는 Ka 밴드 대역 신호일 경우 RF 신호와 혼합되는 상기 전압 제어 발진기(350)의 출력 신호는 상기 11GHz대 신호의 2체배 또는 3체배 주파수대의 신호가 된다.
발진부(380)의 L1, L2는 마이크로 웨이브 검출 장치의 안테나에서 수신된 RF 신호가 전원(Vtune, Vcc)쪽으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 RFC(Radio Frequency Choke)로 동작하며, L1, L2 각각에 병렬로 연결된 C1, C2는 회로의 안정화를 위한 바이 패스 캐피시티(bypass capacitor)로 동작한다. R1과 R2는 트랜지스터(TR1)의 베이스와 콜렉터의 바이어스(bias) 저항이다.
발진기 트랜지스터(TR1)의 콜렉터와 에미터단에 접속된 스터브(stub)는 발진부(380) 트랜지스터(TR1)의 부성저항(negative impedance)를 만들어 원할하게 발진이 일어나도록 한다.
상기 커플러(386)는 발진부(380)에서 생성된 출력 신호를 피딩 스크루(450)에 급전(Feeding)하기 위한 부분이다. 본 발명의 실시예에 있어서는 발진기의 베이스단 발진 출력신호는 커플러(386)를 통해 상기 피딩 스크루(450)에 직접 공급되는데, 이 때, 커플러(386)를 사용하지 않으면 베이스단이 DC 신호에 있어서, 단락(short) 상태가 된다.
따라서, 최적화 된 커플러(386)를 사용하여 DC 신호에 있어서 개방(open)상태가 되도록 커플러(386)의 패턴을 형성하여, 발진 출력을 커플링 시켜 피딩 스크루(450)로 전달하는 것이 바람직하다.
상기 정전류원(384)은 발진소자의 전류 즉, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 전류(Ic)를 일정하기 유지시켜 주기 위한 전류원이다. 발진부(380)의 트랜지스터(TR1)의 개방된 베이스단에 주파수 선택을 위한 튜닝 전압(Vt)이 인가되면, 트랜지스터(TR1)의 베이스단이 개방되어 있으므로 콜렉터 전류는 흐르지 않게 된다. 이를 방지하기 위하여, 트랜지스터(TR1)의 에미터단에 다른 하나의 양극 접합 트랜지스터를 포함하여 구성되는 정전류원을 연결한다.
정전류원(384)에 사용되는 트랜지스터(TR2)는 범용 소신호 트랜지스터를 사용하여, 고주파용 트랜지스터를 사용함에 따른 비용을 절감하는 것이 바람직하다.
L3와 C3는 RFC(Radio Frequency Choke)로 동작하며 발진부(380)와 정전류원(384) 간을 격리시킨다. R3, R4, R5의 저항값을 이용하여 정 전류원(384)의 전류량을 조절할 수 있다.
이로써 원 포트 소자 전압 제어 발진기의 배랙터와 건 다이오드를 양극 접합 트랜지스터 및 전계 효과 트랜지스터로 대체하여 전압 제어 발진기에서 공진 캐버티를 없앰으로써 전압 제어 발진기를 고성능 저가형 PCB 회로를 구현할 수 있게 된다.
또한, 건 다이오드는 발진을 위하여 80mA 바이어스 전류를 요구하는 반면, 트랜지스터는 25mA의 바이어스 전류로도 동작 가능하므로 태양전지를 이용하게 되면, 별도의 외부 전원 없이도 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치를 사용할 수 있게 된다.
도 5에서는 회로의 동작설명을 고려하여 럼프트 소자(Lumped element)로 도시하였지만, 실제로 회로를 구현함에 있어서는 각 소자를 이와 동일한 하게 동작하는 마이크로스트립 라인으로 구현하는 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 바와 같이, 원 포트 소자 전압 제어 발진기의 공진 캐버티가 제거됨으로써, 저렴한 가격으로 용이하게 제작되어 다양하게 실시가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치의 다른 실시예의 블록 구성도이다. 동 도면을 참고하면, 혼 안테나(120)와 첫째 주파수 혼합기(200), 첫째 전압 제어 발진기(350), 저잡음증폭기(600), 둘째 주파수 혼합기(210), 둘째 전압 제어 발진기(360), 신호처리부(602, 606), 송신부(610, 612), 수신부(710, 712), 경보수단(704,708)을 포함하여 구성된다.
일반적으로 IF 주파수가 낮아질수록 작은 채널 필터의 Q값이 요구되어 선택도가 증가하는 반면에 주파수 간섭문제(영상 주파수와 스퓨리어스)가 증가한다. 이를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 있어서, 동 도면에 도시된 바와 같이 더블 컨버젼(Double Conversion)방식을 사용한다.
더블 컨버젼 방식을 사용함에 있어서, 첫 번째 IF 주파수는 높게 설정하여 주파수 간섭을 격리시키고, 두 번째 IF 주파수는 낮게 설정하여 선택도를 개선시키는 것이 바람직하다. 첫 번째 IF 주파수 및 두 번째 IF 주파수의 선택은 각 국별로 사용 가능한 주파수대역을 고려하여 최적화한다.
첫째 전압 제어 발진기(350) 및 둘째 전압 제어 발진기(360)는 상기에서 언급한 투 포트 소자 전압 제어 발진기이며, 특히 둘째 전압 제어 발진기(360)는 두 개의 전압 발진기로 이루어진 듀얼 전압 제어 발진기이다.
듀얼 전압 제어 발진기(350)는 상기 X밴드 및 상기 K밴드 RF신호 검출하기 위하여 11GHz대 및 그 2 체배 주파수 신호를 생성하는 제 1 전압 제어 발진기(352)와 상기 Ka밴드 RF 신호를 검출하기 위하여 17GHz대 주파수 및 그 2 체배 주파수 신호를 생성하는 제 2 전압 제어 발진기(354)로 구성되는 것이 바람직하다.
듀얼 전압 제너 발진기(360)에서 생성된 신호는 스위칭에 의해 순차적으로 주파수 혼합기(200)에 입력된다. 동 도면에 도시되지 않았지만, 각 전압 제어 발진기(350, 360)는 톱니파 발생기의 출력전압에 의해 출력 주파수범위가 정해진다.
Ka밴드 신호 검출을 위해서, 제 2 전압 제어 발진기(354)는 생성된 17GHz대 주파수 신호를 직접 사용하지 않고 2 체배된 34GHz대 주파수 신호를 사용한다. 상기와 같이 Ka 밴드용 제 2 전압 제어 발진기(354)를 구비함으로써, Ka밴드 RF 신호 검출에 있어서, 11GHz 신호 주파수를 3 체배한 신호를 이용하는 것보다 국부 발진기(LO)의 파워가 높아져서 결국 주파수 혼합기의 감도가 개선된다.
첫째 주파수 혼합기(200)와 둘째 주파수 혼합기(210)사이에 저 잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(600)는 주파수 혼합기(200, 210) 상호간의 불필요한 신호 유입을 차단(Isolation)하고, 첫째 주파수 혼합기(200)에서 출력되는 첫 번째 IF 신호를 저 잡음 증폭하여 감도를 개선한다.
구성요소간의 동작을 살펴보면, 혼 안테나(120)로부터 수신된 RF 신호는 첫째 주파수 혼합기(200)로 입력된다. 첫째 전압 제어 발진기(350) 출력신호와 혼합된 첫 번째 IF 신호는 저 잡음 증폭기(600)를 거쳐 듀얼 전압 제어 발진기(360)와 연결된 제 2주파수 혼합기(210)로 입력된다. 제 2주파수 혼합기(210)는 듀얼 전압 제어 발진기(360)에서 입력되는 신호와 첫 번째 IF 신호를 혼합하여 두 번째 IF 신호를 생성한다. 두 번째 IF 신호는 기저대역(Baseband)신호가 되며 LPF(Low Pass Filter)(602)를 통하여 필터링 된 후 신호 처리부(606)에서 신호처리된다.
신호 처리부(606)에 처리된 신호는 ASK 변복조부(610, 710)를 거쳐 안테나(612, 712)로 송수신된 후, 표시부(704) 또는 부저(708)등 경보수단을 통하여 RF 신호의 검출을 사용자에게 알린다. 동 도면에서는 송수신부를 ASK 변복조방식을 사용하는 경우를 도시하였지만, 송수신부를 구성하는 변복조부의 변복조방식은 이에 한정되는 것은 아니다.
이로써, 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치를 사용자의 편의에 따라 좀 더 다양한 형태로 활용할 수 있게 된다. 예를들면, RF 신호 검출부(800)를 자동차 백 미러 또는 룸미러에 내장하고, RF 신호가 검출된 경우 사용자에게 알리는 경보부(850)는 자동차 내부 중 사용자가 경보를 원활하게 감지할 수 있는 곳 위치시킬 수 있게 된다.
또한, 전압 제어 발진기를 구성하는 트랜지스터는 건 다이오드보다 저전력으로 발진가능하므로 백미러 또는 룸 미러에 마이크로 웨이브 검출장치가 내장되는 경우에는 태양 전지(Solar Cell)를 활용하는 것이 바람직하다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치는, 전압 제어 발진기의 출력을 주파수 혼합기에 입력함에 있어서 윈도우를 통하지 않고 피딩 스크루를 통하여 입력함으로써, 전압 제어 발진기의 출력을 최적화하는 효과가 있다.
또한, 트랜지스터를 포함하는 PCB 형태의 전압 제어 발진기를 사용함으로써, 건 다이오드 및 가변용량 다이오드를 사용한 제품보다 생산성 향상 및 저가형 제품의 생산이 가능하게 되며, 공진 캐버티가 제거되어 다양한 활용이 가능해진다.
또한, 검출 이득이 감소하는 특정 밴드 신호 검출을 위하여 별도의 전압 제어 발진기를 두어, 하나의 전압 제어 발진기가 주파수를 체배하여 사용함으로써 특정 밴드 신호 검출 이득이 감소하는 문제점을 해소하는 효과가 있다.
도 1은 마이크로 웨이브 검출 장치의 일반적인 블록 구성도.
도 2a는 종래의 혼 타입 마이크로 웨이브 검출 장치의 외관 구성도.
도 2b는 종래의 혼 타입 마이크로 웨이브 검출 장치의 블록 구성도.
도 2c는 종래의 혼 타입 마이크로 웨이브 검출 장치의 주파수 혼합기와 전압 제어 발진기를 구성 소자적 측면에서 도시한 상세 도면.
도 3은 본 발명에 따른 피딩 스크루를 구비한 마이크로 웨이브 검출 장치 구성도.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명에 따른 피딩 스크루의 위치 선정을 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치의 투 포트 소자 전압 제어 발진기의 상세 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 검출 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:안테나 120:혼 안테나
200:주파수 혼합기 300:전압 제어 발진기
320:원 포트 소자 전압 제어 발진기 350:투 포트 소자 전압 제어 발진기
400:도파관 450:피딩 스크루

Claims (19)

  1. 공중에 방사된 RF 신호를 수신하는 혼 안테나와; 상기 혼 안테나에서 수신된 RF 신호를 전송하는 도파관을 구비한 마이크로 웨이브 검출 장치에 있어서,
    선택된 주파수 대역 신호를 생성하는 전압 제어 발진기;
    상기 도파관의 소정의 위치에서 도파관을 관통하여 설치되고, 상기 전압 제어 발진기의 출력단과 전기적으로 연결되어 전압 제어 발진기의 출력 신호가 입력되는 피딩 스크루;
    상기 혼 안테나와 피딩 스크루 사이에서 상기 피딩 스크루와 이격 설치된 비선형 소자로 구성되고서, 상기 도파관을 통하여 전송된 상기 RF 신호와, 상기 피딩 스크루를 매개로 전달된 상기 전압 제어 발진기의 신호를 입력받고 이들 신호를 혼합하여 중간 주파수 신호로 출력하는 주파수 혼합기;를 포함하여 구성되는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 위치는 상기 주파수 혼합기와 상기 피딩 스크루간의 이격거리를 스위핑하면서, 상기 전압 제어 발진기로부터 상기 피딩 스크루로 입력되는 신호와 상기 주파수 혼합기로 방사되는 상기 피딩 스크루의 출력 신호의 전압비를 측정하여 플럿 특성이 최대일 때 이격거리인 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피딩 스크루는 두께가 0.5mm ~ 1.5mm인 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 제어 발진기는
    트랜지스터를 포함하는 회로로 구성하되, 상기 트랜지스터의 베이스단을 개방하고 개방된 베이스단에 가해지는 튜닝 전압에 비례하여 상기 트랜지스터의 정전용량이 변화됨을 이용함으로써 주파수가 선택되는 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 전압 제어 발진기는
    상기 튜닝 전압의 변화에 따른 상기 트랜지스터의 콜렉터 전류의 변화를 줄이기 위하여 다른 하나의 트랜지스터를 포함하여 구성되는 정 전류원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 전압 제어 발진기는 생성된 신호를 출력하는 상기 트랜지스터의 베이스단이 직류 신호에 대하여 개방상태가 되도록 구성되고, 상기 피딩 스크루에 전기적으로 연결되어, 상기 피딩 스크루에 생성된 신호를 급전(Feeding)하는 커플러를 더 포함하여 구성되는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  14. 제 3항에 있어서,
    상기 전압 제어 발진기는 상기 X밴드 및 상기 K밴드 RF신호 검출하기 위하여 11GHz대 주파수 및 그 2 체배 주파수 신호를 생성하는 제 1 전압 제어 발진기와,
    상기 Ka밴드 RF 신호를 검출하기 위하여 17GHz대 주파수 및 그 2 체배 주파수 신호를 생성하는 제 2 전압 제어 발진기로 구성된 듀얼 전압 제어 발진기이며,
    상기 듀얼 전압 발진기에서 생성된 신호는 스위칭에 의해 순차적으로 상기 주파수 혼합기에 입력되는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 수신된 RF 신호와 주파수 혼합기에서 혼합되는 상기 제 2 전압 제어 발진기 출력 신호는 상기 제 2 전압 제어 발진기에서 생성된 17GHz대의 2 체배 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 주파수 혼합기에서 출력되는 신호를 입력받는 또 하나의 주파수 혼합기;
    선택된 주파수 대역 신호를 생성하여 상기 주파수 혼합기에 입력하는 또 하나의 전압 제어 발진기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  17. 삭제
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 또 하나의 주파수 혼합기에서 출력되는 신호를 입력받아 필터링 후, 신호 처리하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 변조하여 송신하는 송신부;
    상기 송신부에서 송신된 신호를 수신하여 복조하는 수신부;
    상기 수신부에서 수신된 신호를 표시와 발음 중 어느 하나로 출력하는 경보수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 혼 안테나, 상기 주파수 혼합기, 상기 전압 제어 발진기, 상기 저 잡음 증폭기, 상기 또 하나의 주파수 혼합기, 상기 또 하나의 전압 제어 발진기, 상기 신호 처리부 및 상기 송신부는 자동차의 백미러와 룸 미러 중 어느 하나에 장착되고,
    상기 경보 수단 및 수신부는 자동차의 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브 검출 장치.
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