KR100533849B1 - 섹터 안테나 장치 및 차재용 송수신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔의 방사 방향마다에 필요한 안테나 특성이 얻어지는 섹터 안테나 장치 및 차재용 송수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성에 따르면, 섹터 안테나 장치(1)의 케이스(2)에 180도의 각도 범위에 걸쳐 개구한 6개의 혼 안테나(5A∼5F)를 방사상으로 배치함과 동시에, 이들 혼 안테나(5A∼5F)의 기단측을 안테나 전환 스위치(6)에 접속한다. 그리고, 차량의 전후 방향 및 경사 전후 방향으로 빔(B)을 방사하는 혼 안테나(5A∼5C,5E,5F)는 그 개구 면적을 크게 하고, 차량의 좌우 방향으로 빔(B)을 방사하는 혼 안테나(5D)는 그 개구 면적을 작게 한다. 이것에 의해, 원하는 방향에 대하여 각도 분해능, 빔 폭, 안테나 이득 등의 안테나 특성을 원하는 특성으로 설정할 수 있다.

Description

섹터 안테나 장치 및 차재용 송수신 장치{Sector antenna apparatus and vehicle-mounted transmission and reception apparatus}

본 발명은, 예를 들면 광각 검지용 레이더 등에 이용하기에 바람직한 섹터 안테나 장치 및 상기 섹터 안테나 장치를 이용하여 구성된 레이더 장치, 통신 장치 등의 차재용 송수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제 1 종래기술로서, 안테나 전환 스위치에 의해 전환되는 복수의 혼 안테나를 방사상으로 배치하고, 예를 들면 360°의 모든 방향에 걸쳐서 마이크로파, 밀리파 등의 고주파 전자파(고주파 신호)로 이루어지는 빔을 방사 가능하게 한 섹터 안테나 장치가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개 평11-168318호 공보).

또한, 제 2 종래기술로서, 다른 수평 방향으로 지향 방향을 갖는 복수의 소자 안테나로 이루어지는 섹터 안테나 장치에 관한 것으로, 복수의 소자 안테나의 중심축이 연직 방향에 실질적으로 일치하도록, 복수의 다른 높이로 배치한 것도 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개 평9-284045호 공보).

그리고, 제 2 종래기술에서는, 서로 이웃하는 소자 안테나의 크로스 오버 레벨을 -3dB로 하여 모든 방위를 실질적으로 동일한 이득으로 커버하기 위하여, 일부의 소자 안테나의 수평 방향의 개구 길이가 다른 구성으로 한 것이 개시되어 있다.

그런데, 상술한 제 1 종래기술에 따른 섹터 안테나 장치에서는, 일반적으로 각 혼 안테나의 빔 폭, 안테나 이득 등의 안테나 특성이 동일해지도록 혼 안테나 등의 형상을 설정하고 있다. 이것에 의해, 섹터 안테나 장치는 모든 방위에 걸쳐서 실질적으로 동일한 지향성을 갖도록 이루어져 있었다.

그러나, 섹터 안테나 장치를, 예를 들면 차재용 광각 검지 레이더에 적용하는 경우에는, 차량의 전(前)방향에 대해서는 먼곳까지 장해물, 다른 차량 등의 검지가 가능할 필요가 있는 것에 반하여, 좌우 방향에 대해서는 근방의 장해물 등을 검지할 수 있으면 충분하며, 검지 방향에 따라서 필요한 안테나 특성이 다른 경우가 있다.

한편, 모든 방향에 대하여, 먼곳까지 검지 가능하게 한 경우에는, 먼곳 검지에 따라 각도 분해능이 높아지기 때문에, 모든 방위를 검지 가능하게 하기 위해서는 혼 안테나의 수를 증가시킬 필요가 있고, 제조 비용이 증대함과 동시에, 장치 전체가 대형화되어 버리는 문제가 있다.

이 점, 종래 기술에 따른 차재용 광각 검지 레이더에는 주로 패치 안테나가 이용되지만, 패치 안테나에서는 협대역 특성이 되어 버리기 때문에, 안테나 제조 시의 분산 등을 고려하면, 필요한 안테나 특성을 갖는 패치 안테나를 양산하는 것은 어렵고, 양품율이 저하되기 쉬운 경향이 있다. 또한, 패치 안테나에서는 지향 특성의 제어에 한계가 있기 때문에, 레이더에 요구되는 안테나 성능의 요구에 응하지 못할 가능성도 있다.

또한, 제 2 종래기술에서는, 수평 방향에 대하여 다른 개구 길이의 소자 안테나를 조합시키고 있지만, 원주 방향에 대하여 장치를 소형화하기 위하여, 개구 길이가 동일한 소자 안테나를 2개씩 지향 방향이 반대 방향을 향하도록 소자 안테나의 쌍을 만들고, 이 소자 안테나의 쌍을 연직 방향으로 다른 높이로 배치하고 있다. 이 결과, 반대 방향에 대하여 다른 각도 분해능, 안테나 이득 등의 안테나 특성을 얻을 수 없고, 반드시 원하는 방향에 대하여 원하는 안테나 특성을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 제 2 종래기술에서는, 복수의 소자 안테나를 연직 방향이 다른 위치에 배치하고 있기 때문에, 섹터 안테나 장치가 연직 방향에 대하여 대형화하기 쉽고, 높이 칫수에 제약이 있는 것에는 적용이 어려운 경향이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 빔의 방사 방향마다에 필요한 안테나 특성이 얻어지는 섹터 안테나 장치 및 차재용 송수신 장치를 제공하는 것에 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서로 다른 방향을 향하여 빔을 방사 가능한 복수의 혼 안테나와, 상기 복수의 혼 안테나를 전환하는 안테나 전환 스위치로 이루어지는 섹터 안테나 장치에 있어서, 복수의 혼 안테나 중, 각도 분해능을 높게 하는 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 빔 폭이 좁게 되도록 그 개구 면적을 크게 하고, 각도 분해능을 낮게 하는 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 빔 폭이 넓게 되도록 그 개구 면적을 작게 한 것을 특징으로 한다.

이렇게 구성함으로써, 복수의 혼 안테나 중, 개구 면적이 큰 혼 안테나는, 빔 폭을 좁히고 각도 분해능을 높임과 동시에, 안테나 이득을 높일 수 있고, 검지 가능 또는 통신 가능한 거리를 길게 할 수 있다. 한편, 개구 면적이 작은 혼 안테나는, 안테나 이득은 낮아지고, 검지 가능한 거리 등이 짧아지지만, 빔 폭을 넓혀서 넓은 각도 범위에 대하여 검지나 통신이 가능해 진다. 이 때문에, 원하는 방향에 대하여 각도 분해능, 빔 폭, 안테나 이득 등의 안테나 특성을 원하는 특성으로 설정할 수 있다.

본 발명은, 복수의 혼 안테나는 차량에 탑재하고, 상기 차량의 앞 또는 후방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 그 개구 면적을 크게 하고, 상기 차량의 좌 또는 우방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 그 개구 면적을 작게 하는 구성으로 한 것이다.

이 경우, 개구 면적이 큰 혼 안테나는 차량의 전후 방향을 향하여 배치하기 때문에, 차량의 진행 방향에 해당하는 전후 방향으로는 안테나 이득을 높일 수 있고, 먼곳까지 장해물, 다른 차량 등의 검지나 통신이 가능해진다. 한편, 개구 면적이 작은 혼 안테나는 차량의 좌우 방향을 향하여 배치하기 때문에, 근방의 장해물까지 밖에 검지 등이 불가능하지만, 빔 폭을 넓혀서 넓은 각도 범위에 대하여 검지 등을 행할 수 있다.

본 발명은, 안테나 전환 스위치는 마이크로머신 기술을 이용하여 형성된 고주파용 전환 스위치에 의해 구성하고 있다.

이것에 의해, 안테나 전환 스위치의 손실을 저감할 수 있음과 동시에, 각 혼 안테나 사이의 아이솔레이션을 높일 수 있다.

또한, 본 발명과 같이, 본 발명에 따른 섹터 안테나 장치를 이용하여 레이더 장치, 통신 장치 등의 차재용 송수신 장치를 구성하여도 된다.

<발명의 실시형태>

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치 및 차재용 송수신 장치를 차재용 광각 검지용 레이더 장치에 적용한 경우를 예로 들어 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

우선, 도 1 내지 도 4는 제 1 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 나타내고, 도에 있어서 참조번호 1은 차량(A)의 좌, 우의 측면에 각각 장착된 합계 2개의 섹터 안테나 장치이고, 상기 섹터 안테나 장치(1)는 후술할 케이스(2), 혼 안테나(5A∼5F), 안테나 전환 스위치(6)에 의해 대략 구성되어 있다.

한편, 2개의 섹터 안테나 장치(1)는, 좌, 우 대상의 구성을 갖는 것으로, 이하에서는 차량(A)의 우측에 부착된 섹터 안테나 장치(1)를 예로 들어 설명한다. 또한, 방위를 나타내는 각도(θ)는 차량(A)의 전방 정면을 0°(θ=0°)로 하고, 시계 방향으로 증가하는 것으로 한다.

참조번호 2는 섹터 안테나 장치(1)의 외형을 이루는 케이스이고, 상기 케이스(2)는 도전성 금속 재료를 이용하여 예를 들면 실질적으로 반원형의 상자형상으로 형성되며, 높이 방향의 중간보다도 하측에 위치하는 하측 케이스(3)와, 상기 하측 케이스(3)에 포개진 상측 케이스(4)에 의해 구성되어 있다. 또한, 하측 케이스(3), 상측 케이스(4)는 모두 반원 형상을 이루고, 하측 케이스(3)와 상측 케이스(4)의 사이에는, 후술할 6개의 혼 안테나(5A∼5F)가 배치되어 있다.

참조번호 5A∼5F는 케이스(2)의 내부에 형성된 6개의 혼 안테나이고, 상기 혼 안테나(5A∼5F)는 하측 케이스(3)와 상측 케이스(4)를 포개었을 때에 이들의 사이에 위치하는 금속제의 직사각형 도파관에 의해 형성되며, 케이스(2)의 중심측으로부터 원호형상을 이루는 단면측을 향하여 방사상으로 연장되고 있다. 그리고, 혼 안테나(5A∼5F)는 실질적으로 동일 평면 상에 배치되고, 그 기단측이 케이스(2)의 중심측에 위치하여 단면 사각형상의 도파관을 이루며, 선단측이 점차 넓어지면서 케이스(2)의 원호형상 단면측으로 개구하고 있다.

여기에서, 혼 안테나(5A∼5F)는 그 기단측이 후술의 안테나 전환 스위치(6)를 통하여 발진기(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 그리고, 6개의 혼 안테나(5A∼5F)는 예를 들면 차량(A)의 전방측부터 후방측까지의 180°에 걸쳐서 서로 다른 방향을 향하여 순차적으로 개구하여, 발진기로부터 출력되는 고주파 신호를 서로 다른 방향을 향하여 방사하는 것이다.

또한, 6개의 혼 안테나(5A∼5F) 중, 차량(A)의 전방측을 향하여 개구한 3개의 혼 안테나(5A∼5C)는, 차량(A)의 전방(예를 들면, θ=0°∼60°정도)을 향하여 고주파 신호의 빔(B)을 방사 가능하게 하고, 그 개구 면적은 남은 3개의 혼 안테나(5D∼5F)에 비하여 크게 되어 있다. 한편, 남은 3개의 혼 안테나(5D∼5F) 중, 차량(A)의 좌, 우의 측면측을 향하여 개구한 혼 안테나(5D)는, 차량(A)의 측면 방향(예를 들면, θ=60°∼120°정도)을 향하여 고주파 신호의 빔(B)을 방사 가능하게 하고, 그 개구 면적은 다른 혼 안테나(5A∼5C,5E,5F)에 비하여 가장 작게 되어 있다. 또한, 차량(A)의 후방향을 향하여 개구한 혼 안테나(5E,5F)는 차량(A)의 후방(예를 들면, θ=120°∼180°정도)을 향하여 고주파 신호의 빔(B)을 방사 가능하게 하고, 그 개구 면적은 혼 안테나(5A∼5C)보다도 작게, 혼 안테나(5E,5F)보다도 크게 되어 있다.

이것에 의해, 3개의 혼 안테나(5A∼5C)는 차량(A)의 전방을 향하여 좁은 빔 폭(W1)의 고주파 신호를 방사하고, 측면 방향으로 개구한 혼 안테나(5D)는 차량(A)의 우측 또는 좌측을 향하여 넓은 빔 폭(W2)의 고주파 신호를 방사한다. 또한, 남은 2개의 혼 안테나(5E,5F)는 빔 폭(W1)보다도 넓고 빔 폭(W2)보다도 좁은 빔 폭(W3)의 고주파 신호를 차량(A)의 후방을 향하여 방사하는 구성으로 이루어져 있다.

참조번호 6은 케이스(2)의 중심측에 배치된 안테나 전환 스위치이고, 상기 안테나 전환 스위치(6)는 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 기판(6A)에 대하여 정밀한 에칭 가공 등을 실시하는 마이크로머신 기술을 이용하여 형성되며, 모놀리식 마이크로파 집적 회로(MMIC) 등으로 이루어지는 고주파 신호용의 전환 스위치(RF-MEMS)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 안테나 전환 스위치(6)는 기판(6A) 상에 형성된 마이크로 스트립 라인, 코플레너 가이드, 슬롯라인 등의 전송 선로로부터 도파관으로 변환함으로써, 혼 안테나(5A∼5C)의 기단측에 접속되어 있다.

또한, 안테나 전환 스위치(6)는, 하측 케이스(3)와 상측 케이스(4)의 사이에 고정되고, 케이스(2)의 높이 방향의 중간부에 부착됨과 동시에, 방사상으로 배치된 6개의 혼 안테나(5A∼5F)의 기단측에 배치되어 있다. 그리고, 안테나 전환 스위치(6)는 6개의 혼 안테나(5A∼5F)에 대응하여 SP6T(Single-Pole Six-Throw) 스위치를 구성하고, 외부의 발진기(도시하지 않음) 등과 6개의 혼 안테나(5A∼5F)의 사이에 위치하여, 발진기에 대하여 혼 안테나(5A∼5F)를 선택적으로 접속하는 것이다.

한편, 안테나 전환 스위치(6)는 SP6T 스위치에 한정되지 않고, 혼 안테나의 갯수에 따라 SPnT 스위치(n:2이상)를 구성하여도 된다.

또한, 차량(A)에는 섹터 안테나 장치(1)에 추가하여, ACC(Adaptive Cruise Control)용 안테나(도시하지 않음)를 형성하고, 상기 ACC 안테나를 이용하여 차량(A)의 전방(예를 들면, θ=-30°∼+30°)의 장해물 등을 검지하는 구성으로 하여도 된다.

본 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치(1)는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것으로, 안테나 전환 스위치(6)를 발진기 등에 접속하고, 안테나 전환 스위치(6)를 이용하여 발진기에 대하여 혼 안테나(5A∼5F)를 순차적으로 전환하여 접속한다. 이것에 의해, 각 혼 안테나(5A∼5F)는 발진기로부터의 고주파 신호를 차량(A)의 전방으로부터 후방을 향하여 순차적으로 방사함과 동시에, 이들의 고주파 신호가 다른 차량 등의 장해물에 의해 반사하였을 때의 반사파를 수신한다. 그리고, 발진기로부터 출력된 고주파 신호를 송신파로 하였을 때에, 이 송신파와 반사파의 위상차 등을 검출함으로써, 차량(A)과 장해물 사이의 거리 등을 측정할 수 있다.

그런데, 본 실시형태에서는 6개의 혼 안테나(5A∼5F)는 그 개구 면적이 서로 다른 구성으로 하였기 때문에, 개구 면적이 큰 혼 안테나(5A∼5C)는, 빔 폭(W1)을 좁혀서 각도 분해능을 높임과 동시에, 안테나 이득을 높일 수 있고, 검지 가능 또는 통신 가능한 거리를 길게 할 수 있다. 한편, 개구 면적이 작은 혼 안테나(5D)는 안테나 이득은 낮아지고, 검지 가능한 거리 등이 짧아지지만, 빔 폭(W2)을 넓게 하여 넓은 각도 범위에 대하여 검지나 통신이 가능해 진다.

여기에서, 자동차 등의 차량(A)에 광각 검지용 레이더 장치를 탑재한 경우, 차량(A)의 전방(예를 들면, θ=0°±60°)에 대한 전방 차량의 간격 확인, 차량(A)의 후방(예를 들면, θ=180°±60°)에 대한 차선 변경 시의 후방차의 확인, 차량(A)의 후방(예를 들면, θ=180°±30°)에 대한 후방 차량의 추돌 탐지가 각각 요구된다. 이 때, 차량(A)의 전후 방향은 차량(A)이나 다른 차량의 주행 방향(진행 방향)에 해당하기 때문에, 먼곳까지 탐지가 가능할 필요가 있다. 한편, 차량(A)의 주행 시에는 차량(A)의 좌, 우방향(예를 들면, θ=90°±30°, θ=-90°±30°)으로부터 다른 차량 등이 근접해 오는 일은 없기 때문에, 이들의 방향에 대해서는 차량(A)의 근방을 검지할 수 있으면 충분하다.

이에 반해, 본 실시형태에서는 차량(A)의 전후 방향으로 빔(B)을 방사 가능한 혼 안테나(5A∼5C,5E,5F)는 그 개구 면적을 크게 하였기 때문에, 빔 폭(W1,W3)을 좁혀서 차량(A)의 진행 방향에 해당하는 전후 방향으로는 안테나 이득을 높일 수 있고, 먼곳까지 장해물, 다른 차량 등의 검지나 통신이 가능해진다. 한편, 차량(A)의 좌우 방향으로 빔(B)을 방사 가능한 혼 안테나(5D)는 그 개구 면적을 작게 하였기 때문에, 차량(A)의 근방까지밖에 장해물 등의 검지가 불가능하지만, 빔 폭(W2)을 넓혀서 넓은 각도 범위에 대하여 검지를 행할 수 있다. 이 때문에, 원하는 방향에 대하여 각도 분해능, 빔 폭, 안테나 이득 등이 안테나 특성을 원하는 특성으로 설정할 수 있다.

또한, 혼 안테나(5A∼5F)의 개구 면적을 다른 구성으로 하고, 각도 분해능이 다른 혼 안테나(5A∼5F)를 조합시켰기 때문에, 혼 안테나(5A∼5F)의 총수를 가능한 한 적은 값으로 하면서, 필요한 각도 범위(본 실시형태에서는 180°)의 전역에서 다른 차량 등의 검지를 행할 수 있다. 이 결과, 예를 들면 높은 각도 분해능을 갖는 혼 안테나로 필요한 각도 범위의 전역을 검지할 수 있는 것에 비하여, 혼 안테나(5A∼5F)의 총수를 줄일 수 있고, 섹터 안테나 장치(1) 전체를 소형화할 수 있다. 또한, 혼 안테나(5A∼5F)의 총수가 감소하기 때문에, 안테나 전환 스위치(6)의 전환수도 저하시킬 수 있고, 안테나 전환 스위치(6)의 구성을 간략화하여 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 복수의 혼 안테나(5A∼5F)로 이루어지는 섹터 안테나 장치(1)를 이용하여 차재용 광각 검지용 레이더 장치를 구성하였기 때문에, 예를 들면 패치 안테나를 이용한 경우에 비하여, 광대역의 혼 안테나(5A∼5F)를 이용하여 제조 시의 분산 등을 허용할 수 있기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 혼 안테나(5A∼5F)의 개구 방향을 설정함으로써, 섹터 안테나 장치(1)의 지향 특성을 용이하게 향상시킬 수 있고, 레이더에 요구되는 안테나 성능의 요구에 확실하게 응할 수 있다.

또한, 안테나 전환 스위치(6)는 마이크로머신 기술을 이용하여 1매의 기판에 집적화하여 형성된 고주파용 전환 스위치에 의해 구성하였기 때문에, 복수의 부품을 조합하여 전환 스위치를 구성한 경우에 비하여, 부품의 접합 위치 등으로부터의 고주파 신호의 누설이나 외부 노이즈의 혼입 등을 방지할 수 있고, 안테나 전환 스위치(6)의 손실을 저감할 수 있음과 동시에, 각 혼 안테나(5A∼5F) 사이의 아이솔레이션을 높일 수 있다.

이 결과, 예를 들면 빔 폭(W2)이 넓은 혼 안테나(5D)를 이용하여 검지 동작을 행할 때에, 인접하는 혼 안테나(5C,5E)에 혼 안테나(5D)로부터 방사한 고주파 신호나 그 반사파가 혼입되기 쉬울 때라도, 안테나 전환 스위치(6)를 이용하여 혼 안테나(5D) 만을 외부의 검출 회로 등에 접속할 수 있고, 혼 안테나(5C,5E)로부터의 신호의 혼입, 간섭을 방지할 수 있으며, 검출 감도를 높일 수 있다.

한편, 상기 제 1 실시형태에서는 혼 안테나(5A∼5F)는 차량(A)의 전방으로 예를 들면 θ=0°∼60°, 측면 방향으로 예를 들면 θ=60°∼120°, 후방으로 예를 들면 θ=120°∼180°의 각도 범위를 가지며, 빔(B)을 방사하는 것으로 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 차량(A)의 전방, 측면 방향(좌, 우방향), 후방의 각도 범위는 차량(A)의 사양 등에 따라 적절하게 설정되는 것이다.

다음으로, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 나타내며, 본 실시형태의 특징은 차량의 후방에 섹터 안테나 장치를 부착한 것에 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

참조번호 11은 제 2 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치이고, 상기 섹터 안테나 장치(11)는 차량(A)의 후방에 장착되며, 후술의 케이스(12), 혼 안테나(13A∼13F), 안테나 전환 스위치(6)에 의해 대략 구성되어 있다.

참조번호 12는 섹터 안테나 장치(11)의 외형을 이루는 케이스이고, 상기 케이스(12)는 제 1 실시형태에 따른 케이스(2)와 거의 동일하게 도전성 금속 재료를 이용하여 예를 들면 실질적으로 반원형의 상자형상으로 형성되며, 그 내부에 후술할 6개의 혼 안테나(13A∼13F)가 배치되어 있다.

참조번호 13A∼13F는 케이스(12)의 내부에 형성된 6개의 혼 안테나이고, 상기 혼 안테나(13A∼13F)는 제 1 실시형태에 따른 혼 안테나(5A∼5F)와 거의 동일하게 금속제의 직사각형 도파관에 의해 형성되고, 케이스(12)의 중심측으로부터 원호 형상을 이루는 단면측을 향하여 방사상으로 연장되어 있다.

또한, 혼 안테나(13A∼13F)는 실질적으로 동일 평면 상에 배치되고, 그 기단측이 케이스(12)의 중심측에 위치하여 단면 사각형상의 도파로를 이루며, 안테나 전환 스위치(6)에 접속되어 있다. 한편, 혼 안테나(13A∼13F)의 선단측은 점차 넓어지면서 케이스(12)의 원호 형상 단면측으로 개구하고 있다. 그리고, 6개의 혼 안테나(13A∼13F)는, 예를 들면 차량(A)의 진행 방향에 대하여 우측부터 좌측까지의 180°에 걸쳐서 서로 다른 방향을 향하여 순차적으로 개구하고, 안테나 전환 스위치(6)를 통하여 공급되는 고주파 신호를 서로 다른 방향을 향하여 방사하는 것이다.

또한, 6개의 혼 안테나(13A∼13F) 중, 차량(A)의 후방을 향하여 개구한 2개의 혼 안테나(13C,13D)는 차량(A)의 후방(예를 들면, θ=150°∼210°정도)을 향하여 고주파 신호의 빔(B)을 방사 가능하게 하고, 그 개구 면적은 나머지 4개의 혼 안테나(13A,13B,13E,13F)에 비하여 크게 되어 있다. 한편, 차량(A)의 좌, 우 양측을 향하여 개구한 혼 안테나(13A,13F)는 차량(A)의 좌, 우방향(예를 들면, θ=90°∼120°, θ=240°∼270°정도)을 향하여 고주파 신호의 빔을 방사 가능하게 하고, 그 개구 면적은 다른 혼 안테나(13B∼13E)에 비하여 가장 작게 되어 있다. 또한, 혼 안테나(13A,13F)와 혼 안테나(13C,13D) 사이에 개구한 2개의 혼 안테나(13B,13E)는 차량(A)의 후방(예를 들면, θ=120°∼150°, θ=210°∼240°)을 향하여 고주파 신호의 빔(B)을 방사 가능하게 하고, 그 개구 면적은 혼 안테나(13A,13F)보다도 작게, 혼 안테나(13B,13E)보다도 크게 되어 있다.

이것에 의해, 2개의 혼 안테나(13C,13D)는 차량(A)의 후방을 향하여 좁은 빔 폭(W1)의 고주파 신호를 방사하고, 좌, 우의 측면 방향으로 개구한 혼 안테나(13A,13F)는 차량(A)의 우측 또는 좌측을 향하여 넓은 빔 폭(W2)의 고주파 신호를 방사한다. 또한, 나머지 2개의 혼 안테나(13B,13E)는 빔 폭(W1)보다도 넓고 빔 폭(W2)보다도 좁은 빔 폭(W3)의 고주파 신호를 차량(A)의 후방을 향하여 방사하는 구성으로 이루어져 있다.

이렇게 하여 본 실시형태에서도 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 제 2 실시형태에서는 혼 안테나(13A∼13F)는 차량(A)의 후방으로 예를 들면 θ=120°∼240°, 측면 방향으로 예를 들면 θ=90°∼120°, θ=240°∼270°의 각도 범위를 갖고, 빔(B)을 방사하는 것으로 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 차량(A)의 후방, 측면 방향(좌, 우방향)의 각도 범위는 차량(A)의 사양 등에 따라 적절하게 설정되는 것이다.

다음으로, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내며, 본 실시형태의 특징은 본 발명의 섹터 안테나 장치를 이용하여 송수신 장치로서의 차재용 광각 검지용 레이더 장치를 일체화하여 구성한 것에 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

참조번호 21은 레이더 장치이고, 상기 레이더 장치(21)는 섹터 안테나 장치(1)와 후술할 전압 제어 발진기(23), 고주파 서브 모듈(24) 등에 의해 대략 구성되어 있다.

참조번호 22는 섹터 안테나 장치(1)의 안테나 전환 스위치(6)에 인접하여 형성된 회로용 케이스이고, 상기 회로용 케이스(22)는 케이스(2)에 부착되고, 전압 제어 발진기(23), 고주파 서브 모듈(24) 및 전압 제어 발진기(23) 등을 구동하기 위한 전원 전압을 공급하는 전원 회로(25)를 수용하고 있다. 그리고, 회로용 케이스(22)에는 전압 제어 발진기(23) 등에 대하여 제어 전압을 공급하기 위한 제어 전압용 단자(22A)가 형성됨과 동시에, 믹서(29)로부터의 출력 신호를 외부로 출력하는 출력 단자(22B)가 형성되어 있다.

참조번호 23은 전압 제어 발진기이고, 상기 전압 제어 발진기(23)는 회로용 케이스(22) 내에 수용되며, 고주파 서브 모듈(24)을 통하여 안테나 전환 스위치(6)에 접속되어 있다. 그리고, 전압 제어 발진기(23)는 제어 전압용 단자(22A)로부터 입력되는 제어 전압에 따른 주파수 신호를 출력하고, 혼 안테나(5A∼5F) 중, 안테나 전환 스위치(6)를 통하여 접속된 혼 안테나에 대하여 고주파 신호를 공급하는 것이다.

참조번호 24는 전압 제어 발진기(23)와 안테나 전환 스위치(6) 사이에 형성된 고주파 서브 모듈이고, 상기 고주파 서브 모듈(24)에는 증폭기(26), 서큘레이터(27), 분기 커플러(28), 믹서(29)가 형성되어 있다. 그리고, 증폭기(26)와 서큘레이터(27)는 전압 제어 발진기(23)와 안테나 전환 스위치(6) 사이에 배치되며, 전압 제어 발진기(23)로부터 출력된 고주파 신호를 전력 증폭하여 안테나 전환 스위치(6)를 향하여 공급하고 있다.

한편, 분기 커플러(28)는 증폭기(26)와 서큘레이터(27)의 사이에 형성되고, 증폭기(26)에 의해 증폭된 고주파 신호를 분기하여, 믹서(29)에 공급하고 있다. 또한, 믹서(29)는 서큘레이터(27)를 통하여 안테나 전환 스위치(6)에 접속됨과 동시에, 분기 커플러(28)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 믹서(29)는 혼 안테나(5A∼5F)에 의해 수신한 수신 신호를 전압 제어 발진기(23)에 의한 고주파 신호를 이용하여 중간 주파 신호(IF)로 다운컨버트하고 있다.

본 실시형태에 따른 광각 검지용 레이더 장치는 상술한 바와 같은 구성을 구비하는 것으로, 전압 제어 발진기(23)로부터 출력된 고주파 신호는 증폭기(26)에 의해 증폭되고, 서큘레이터(27)를 경유하여 송신 신호로서 안테나 전환 스위치(6)에 의해 선택된 혼 안테나(5A∼5F)로부터 송신된다. 한편, 혼 안테나(5A∼5F)로부터 수신된 수신 신호는 서큘레이터(27)를 통하여 믹서(29)에 입력됨과 동시에, 분기 커플러(28)에 의해 분기한 고주파 신호를 이용하여 다운컨버트되어, 중간 주파 신호(IF)로서 출력된다.

이렇게 하여, 본 실시형태에 따르면 섹터 안테나 장치(1)를 이용하여 광각 검지용 레이더 장치(21)를 구성하였기 때문에, 레이더 장치(21) 전체를 소형화할 수 있다.

한편, 상기 제 3 실시형태에서는 레이더 장치(21)에 제 1 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치(1)를 적용하는 것으로 하였으나, 제 2 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치(11)를 적용하는 구성으로 하여도 된다.

또한, 상기 제 3 실시형태에서는 섹터 안테나 장치(1)를 이용하여 송수신 장치로서의 레이더 장치(21)를 구성하는 것으로 하였으나, 송수신 장치로서 예를 들면 통신 장치에 본 발명에 따른 섹터 안테나 장치(1,11)를 적용하여도 된다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 실질적으로 반원 형상의 섹터 안테나 장치(1,11)를 이용하여 180°의 각도 범위에 걸쳐서 6개의 혼 안테나(5A∼5F,13A∼13F)를 배치하는 구성으로 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 도 9에 나타낸 변형예와 같이, 섹터 안테나 장치(31)에 실질적으로 원형상의 케이스(32)를 이용하여, 상기 케이스(32)에는 360°의 모든 방위에 걸쳐서 12개의 혼 안테나(33)를 배치하고, 이들의 혼 안테나(33)의 개구 면적을 원하는 각도 분해능 등에 따라서 서로 다르게 한 구성으로 하여도 된다.

이 경우, 방사상으로 연장되는 12개의 혼 안테나(33)의 중앙부에 평판형상을 이루는 안테나 전환 스위치(34)가 배치됨과 동시에, 전압 제어 발진기 등의 고주파 회로부(도시하지 않음)는 상기 안테나 전환 스위치(34)의 이면측에 배치되어 있다. 그리고, 안테나 전환 스위치(34)는 고주파 회로부와 혼 안테나(33)의 사이에 위치하여, 이들을 선택적으로 접속하는 것이다.

또한, 섹터 안테나 장치는 반원 형상, 원형상으로 한정되지 않고, 부채형상, 다각형상, 타원형상 등이여도 된다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 직사각형 도파관으로 이루어지는 혼 안테나(5A∼5F,13A∼13F)를 이용하는 것으로 하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 릿지(ridge) 혼 안테나, 멀티모드 혼 안테나, 코르게이트(corrugated) 혼 안테나 등을 이용하는 구성으로 하여도 된다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 본 발명의 섹터 안테나 장치(1,11)를 차재용 송수신 장치에 적용하는 것으로 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 방위 마다에 각도 분해능, 안테나 이득 등의 안테나 특성이 다른 송수신 장치라면 되고, 예를 들면 무선 LAN 등의 송수신 장치에 적용하여도 된다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 혼 안테나 중, 각도 분해능을 높게 하는 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 빔 폭이 좁게 되도록 그 개구 면적을 크게 하였기 때문에, 안테나 이득을 높게 할 수 있고, 검지 가능 또는 통신 가능한 거리를 길게 할 수 있다. 또한, 각도 분해능을 낮게 하는 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 빔 폭이 넓게 되도록 그 개구 면적을 작게 하였기 때문에, 안테나 이득은 낮아지고, 검지 가능한 거리 등이 짧아지지만, 빔 폭을 넓혀서 넓은 각도 범위에 대하여 검지나 통신을 행할 수 있다. 이 때문에, 원하는 방향에 대하여 각도 분해능, 빔 폭, 안테나 이득 등의 안테나 특성을 원하는 특성으로 설정할 수 있다.

또한, 혼 안테나의 개구 면적을 다른 구성으로 하고, 각도 분해능이 다른 혼 안테나를 조합하였기 때문에, 혼 안테나의 총수를 가능한 한 적은 값으로 하면서, 필요한 각도 범위의 전역에서 검지나 통신을 행할 수 있다. 이 결과, 혼 안테나의 총수를 줄일 수 있고, 섹터 안테나 장치 전체를 소형화할 수 있음과 동시에, 안테나 전환 스위치의 전환수도 저하시킬 수 있고, 안테나 전환 스위치의 구성을 간략화하여 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 혼 안테나는 차량에 탑재하고, 상기 차량의 전후 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 그 개구 면적을 크게 하였기 때문에, 차량의 진행 방향을 따른 전후 방향으로는 안테나 이득을 높일 수 있고, 먼곳까지 장해물, 다른 차량 등의 검지나 통신이 가능해진다. 또한, 차량의 좌우 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 그 개구 면적을 작게 하였기 때문에, 차량의 좌, 우 방향에 대해서는 근방의 장해물 등까지밖에 검지 등을 할 수 없지만, 빔 폭을 넓혀서 넓은 각도 범위에 대하여 검지 등을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 안테나 전환 스위치는 마이크로머신 기술을 이용하여 형성된 고주파용 전환 스위치에 의해 구성하였기 때문에, 안테나 전환 스위치의 손실을 저감할 수 있음과 동시에, 각 혼 안테나 사이의 아이솔레이션을 높일 수 있고, 각도 분해능이 낮은 혼 안테나가 인접하여 형성되는 경우라도 서로 인접하는 혼 안테나 사이에서 신호가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명과 같이, 본 발명에 따른 섹터 안테나 장치를 이용하여 레이더 장치, 통신 장치 등의 차재용 송수신 장치를 구성하였기 때문에, 송수신 장치 전체를 소형화할 수 있고, 송수신 장치의 설치 공간이 좁은 차량 등에 대해서도 용이하게 송수신 장치를 부착할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 차량에 부착한 상태를 나타낸 평면도.

도 2는 제 1 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 나타낸 사시도.

도 3은 도 2 중의 섹터 안테나 장치를 분해하여 나타낸 분해 사시도.

도 4는 제 1 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 나타낸 평면도.

도 5는 제 2 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 차량에 부착한 상태를 나타낸 평면도.

도 6은 제 2 실시형태에 따른 섹터 안테나 장치를 나타낸 평면도.

도 7은 제 3 실시형태에 따른 광각 검지용 레이더 장치를 나타낸 사시도.

도 8은 제 3 실시형태에 따른 광각 검지용 레이더 장치를 나타낸 블럭도.

도 9는 변형예에 따른 섹터 안테나 장치를 나타낸 사시도.

<도면 내 주요부호의 설명>

1, 11, 31: 섹터 안테나 장치 2, 12, 32: 케이스

5A∼5F, 13A∼13F, 33: 혼 안테나 6, 34: 안테나 전환 스위치

21: 광각 검지용 레이더 장치

Claims (5)

  1. 서로 다른 방향을 향하여 빔을 방사 가능한 복수의 혼 안테나와, 상기 복수의 혼 안테나를 전환하는 안테나 전환 스위치로 이루어지는 섹터 안테나 장치에 있어서,
    상기 복수의 혼 안테나 중, 각도 분해능을 높게 하는 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 빔 폭이 좁게 되도록 그 개구 면적을 크게 하고, 각도 분해능을 낮게 하는 방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 빔 폭이 넓게 되도록 그 개구 면적을 작게 한 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 혼 안테나는 차량에 탑재하고, 상기 차량의 앞 또는 후방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 그 개구 면적을 크게 하고, 상기 차량의 좌 또는 우방향으로 빔을 방사 가능한 혼 안테나는 그 개구 면적을 작게 하는 구성으로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안테나 전환 스위치는 마이크로머신 기술을 이용하여 형성된 고주파용 전환 스위치에 의해 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 장치.
  4. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 기재된 섹터 안테나 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 차재용 송수신 장치.
  5. 제3항에 기재된 섹터 안테나 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 차재용 송수신 장치.
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