KR100953923B1 - Antenna for millimeter wave - Google Patents

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KR100953923B1
KR100953923B1 KR1020090084869A KR20090084869A KR100953923B1 KR 100953923 B1 KR100953923 B1 KR 100953923B1 KR 1020090084869 A KR1020090084869 A KR 1020090084869A KR 20090084869 A KR20090084869 A KR 20090084869A KR 100953923 B1 KR100953923 B1 KR 100953923B1
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millimeter wave
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connectors
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이진구
임현준
채연식
김미라
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동국대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A millimeter wave antenna is provided to prevent the deterioration of a millimeter wave image by improving a physical connection structure of an antenna, a waveguide, and a low noise amplifier. CONSTITUTION: A millimeter wave antenna includes an antenna package(20) and a plurality of connectors(22a-22f). The antenna package is composed of a plurality of individual antennas(21a-21f). The individual antenna is a horn antenna. A plurality of connectors is combined with the antenna package. The connectors are symmetrically arranged on both sides of the antenna package. A waveguide is detachably combined with each connector.

Description

밀리미터파의 안테나{Antenna for millimeter wave}Antenna for millimeter wave

본 발명의 실시예는 밀리미터파의 안테나에 관한 것으로, 특히 밀리미터파를 이용한 영상 구현 시스템에 적용되는 밀리미터파 수신용 안테나를 하나의 패키지 형태로 구현한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an antenna of a millimeter wave, and particularly, to implement a millimeter wave reception antenna applied to an image realization system using a millimeter wave in a package form.

밀리미터파는 전자기파의 일종으로 그 파장이 밀리미터[mm] 단위인 신호를 말한다. 밀리미터파를 이용하여 은닉된 물체를 감지하는 장치가 있는데, 대표적인 예로 밀리미터파 영상 시스템을 들 수 있다.Millimeter wave is a kind of electromagnetic wave and it is a signal whose wavelength is in millimeter [mm]. There is a device for detecting a hidden object using a millimeter wave, a representative example is a millimeter wave imaging system.

모든 물체는 그 절대온도에 비례해서 넓은 대역의 열잡음을 방사하는데, 밀리미터파 영상 시스템은 이 열잡음 중에서 밀리미터파 대역의 스펙트럼 강도를 수신해서 영상을 형성한다. 밀리미터파는 의복 등을 투과할 수가 있기 때문에, 밀리미터파 영상 시스템을 이용하여 의복 내부의 인체 및 소지품(은닉된 물체)이 방사하고 있는 절대온도에 비례하는 열잡음 중 밀리미터파를 수신하여 영상으로 구성할 수 있다.All objects emit a wide band of thermal noise proportional to their absolute temperature, and a millimeter wave imaging system receives the spectral intensity of the millimeter wave band from the thermal noise and forms an image. Since the millimeter wave can penetrate clothing, etc., the millimeter wave imaging system can receive a millimeter wave of the thermal noise proportional to the absolute temperature emitted by the human body and belongings (hidden objects) inside the garment, and can be configured as an image. have.

밀리미터파 영상의 구현에 있어서, 렌즈를 통해 집속된 밀리미터파의 수신을 위한 안테나는 어레이(array) 형태를 이루고 있다. 즉, 동일 구조를 가진 개별 안 테나 여러 개를 mㅧn 어레이 형태로 구현하여 밀리미터파를 수신하게 된다. 안테나 어레이를 통해 수신된 밀리미터파는 상기 개별 안테나에 각각 연결된 도파관(waveguide)을 통해 밀리미터파 영상 구현 모듈로 전달되어 밀리미터파 영상으로 구현(재현)된다.In the implementation of the millimeter wave image, the antenna for receiving the millimeter wave focused through the lens has an array form. That is, a plurality of individual antennas having the same structure are implemented in an m ㅧ n array to receive millimeter waves. The millimeter wave received through the antenna array is delivered to the millimeter wave image implementing module through waveguides connected to the individual antennas, and is implemented (represented) as millimeter wave images.

최근의 밀리미터파 영상의 재현에 있어서는 영상 품질(화질)의 제고가 화두가 되고 있는데, 화질의 제고를 꾀하기 위한 별개의 방안을 구현하여 이미 구축된 영상 시스템에 부가할 수도 있고, 아니면 이미 구축된 영상 시스템을 그대로 유지하면서 화질의 열화(degradation)를 가져올 수 있는 근원을 제거하는 방안을 고려할 수도 있으나, 별개의 방안의 구현은 밀리미터파 영상 시스템의 하드웨어적 내지는 다른 측면에서 대폭적 변경을 초래할 수 있으므로 시간 및 비용 측면에서 현재의 밀리미터파 영상 시스템을 그대로 두고 화질의 열화를 가져올 수 있는 근원을 제거하는 방안을 꾀하는 것이 보다 바람직하며 따라서 이에 대한 기술을 개발할 필요가 있다.In recent years, the improvement of the image quality (quality) has become a hot topic in the reproduction of millimeter wave images, and it is possible to implement a separate method for improving the image quality and add it to an already constructed image system. Alternatively, one could consider removing the sources that could result in degradation of the image quality while keeping the image system already in place, but the implementation of a separate scheme would result in significant changes in hardware or other aspects of the millimeter wave imaging system. In terms of time and cost, it is more desirable to keep the current millimeter wave imaging system intact and to eliminate sources that may cause deterioration of image quality. Therefore, there is a need to develop a technique for this.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 배경으로 창안된 것으로, 본 발명의 실시예가 해결하고자 하는 과제는 밀리미터파 영상 품질의 열화를 가져올 수 있는 근원을 제거할 수 있는 밀리미터파의 안테나를 제공하는 것이다.Embodiments of the present invention have been made with the above background, and the problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide a millimeter wave antenna that can remove the source that can cause degradation of millimeter wave image quality.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에 의한 밀리미터파의 안테나는In order to solve the above problems, a millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention

어레이(array)로 형성된 복수의 개별 안테나를 하나의 몸체(housing)로 패키징(packaging)시킨 안테나 패키지; 및 상기 안테나 패키지에 결합되며, 상기 복수의 개별 안테나를 통해 각각 수신되는 밀리미터파의 도파관(waveguide)이 탈착되는 복수의 커넥터를 포함한다.An antenna package for packaging a plurality of individual antennas formed in an array into one housing; And a plurality of connectors coupled to the antenna package, to which the millimeter wave waveguides respectively received through the plurality of individual antennas are detached.

상기 복수의 커넥터는, 같은 수의 커넥터를 상기 안테나 패키지의 일 측면과 상기 일 측면의 대향 측면에 대칭적으로 배치하여, 상기 안테나 패키지에 결합시키는 것이 본 발명의 실시예에 의한 밀리미터파의 안테나가 해결하고자 하는 과제의 해결에 바람직하다.The plurality of connectors, the same number of connectors are arranged symmetrically on one side and the opposite side of the one side of the antenna package, it is coupled to the antenna package is a millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention It is suitable for solving the problem to be solved.

상기 커넥터는 W-band 도파관 규격인 WR-10 규격에 맞추는 것이 본 발명의 실시예에 의한 밀리미터파의 안테나가 해결하고자 하는 과제의 해결에 바람직하다.It is preferable that the connector meets the WR-10 standard, which is a W-band waveguide standard, for solving the problem to be solved by the millimeter wave antenna according to the embodiment of the present invention.

상기 개별 안테나는 혼(horn) 안테나로 구현하는 것이 본 발명의 실시예에 의한 밀리미터파의 안테나가 해결하고자 하는 과제의 해결에 바람직하다.Implementing the individual antenna as a horn antenna is preferable for solving the problem to be solved by the millimeter wave antenna according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 의한 안테나는 하나의 패키지로서 독립 모듈로 구현되고, 도파관과 연결시키기 위한 다수의 커넥터가 패키지 표면의 일 측면과 대향 측면에 대칭적으로 배치되어 도파관의 기계적인 탈/부착만으로 안테나와 도파관의 결합을 매우 용이하게 할 수 있으며, 밀리미터파 이미지 센서의 배열을 공간 효율적으로 구현할 수 있다.The antenna according to the embodiment of the present invention is implemented as an independent module as a package, and a plurality of connectors for connecting with the waveguide are symmetrically disposed on one side and the opposite side of the package surface, and only by mechanical detachment / attachment of the waveguide. The combination of antenna and waveguide can be made very easy, and the array of millimeter wave image sensors can be implemented in a space efficient manner.

본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명의 실시예가 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요를 우선 제시한다.Prior to the description of the specific contents of the present invention, for the convenience of understanding, an outline of a solution of the problem to be solved by the embodiments of the present invention will first be presented.

본 발명의 실시예에 의한 밀리미터파 안테나는 안테나-도파관-저잡음 증폭기의 물리적 연결 구조의 개선을 통해 밀리미터파 영상의 화질 열화의 원인을 제거하는 것이다. 기존의 밀리미터파 영상 시스템에서의 화질 열화는 안테나-도파관-저잡음 증폭기의 물리적 연결 구조에서 가장 크게 기인하는 것으로 알려져 있다. 따라서 이들 사이의 개선된 물리적 연결 구조를 제공할 수 있는 밀리미터파의 안테나를 구현하는 것이 본 발명의 실시예가 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요이다.The millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention eliminates the cause of deterioration of image quality of the millimeter wave image by improving the physical connection structure of the antenna-waveguide-low noise amplifier. Image degradation in the conventional millimeter wave imaging system is known to be caused most by the physical connection structure of the antenna-waveguide-low noise amplifier. Therefore, the implementation of the millimeter wave antenna which can provide an improved physical connection structure between them is an outline of a solution of the problem to be solved by the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명이 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, the configuration of the invention for clarifying the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, based on the preferred embodiment of the present invention, to give a reference numeral to the components of the drawings In the drawings, like reference numerals refer to like elements even though they are on different drawings, and if necessary, the components of other drawings may be cited. In addition, when it is determined that the detailed description of the known function or configuration and other matters related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

기존의 밀리미터파 영상 시스템의 안테나 어레이(110)의 물리적 구조는 안테나와 도파관이 일체로 형성되고(안테나-도파관 모듈(111)), 안테나-도파관 모듈(111)에 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA) 모듈(112)이 결합된 구조이다(도 1a 내지 도 1b 참조). LNA 모듈(112)은 밀리미터 신호 증폭부(113)와 증폭 부(113)를 통해 증폭된 신호를 직류 전압으로 변환하여 출력하는 검출기(115)로 이루어진다.In the physical structure of the antenna array 110 of the conventional millimeter wave imaging system, an antenna and a waveguide are integrally formed (antenna-waveguide module 111), and a low noise amplifier (LNA) is formed on the antenna-waveguide module 111. ) Is a structure in which the module 112 is coupled (see FIGS. 1A to 1B). The LNA module 112 includes a millimeter signal amplifier 113 and a detector 115 that converts the signal amplified by the amplifier 113 into a DC voltage and outputs the DC voltage.

이때 LNA 모듈(112)이 안테나-도파관 모듈(111)에 결합되는 것은 소위 FIN 라인 전이(FIN line transition) 구조(113)를 통해 이루어지는데, 이러한 전이 구조를 통한 결합에 있어서의 가장 큰 문제는 두 모듈(111과 112)의 결합으로 인해 수신된 밀리미터파의 손실(소위 '결합 손실')이 크다는 것이다. 즉, 안테나-도파관 모듈(111)을 통해 수신된 밀리미터파는 LNA 모듈(112)로 최대 전력으로 전달되어야 하는데, 이를 위해서는 두 모듈(111과 112)간의 임피던스 정합(impedance matching)이 요구된다.In this case, the LNA module 112 is coupled to the antenna-waveguide module 111 through a so-called FIN line transition structure 113. The biggest problem in coupling through the transition structure is two. The loss of the millimeter wave (so-called 'coupling loss') received due to the combination of modules 111 and 112 is large. That is, the millimeter wave received through the antenna-waveguide module 111 should be delivered to the LNA module 112 at maximum power, which requires impedance matching between the two modules 111 and 112.

그런데 FIN 라인 전이(FIN line transition) 구조를 통해서는 두 모듈(111과 112)간 임피던스 정합이 매우 힘들다. FIN 라인 전이 구조는 도파관과 PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구현되는 LNA 모듈(112)을 실버 에폭시(silver epoxy)를 도포해서 결합하는 구조인데, 서로 다른 물성(성질)을 갖는 매질(도파관은 일반적으로 알루미늄이고, 상기 PCB는 Duroid 유전체)간의 결합이기 때문에 이로 인한 손실이 발생하여 임피던스 정합을 보기 매우 힘들다.However, impedance matching between the two modules 111 and 112 is very difficult through the FIN line transition structure. The FIN line transition structure is a structure in which the LNA module 112 implemented in the form of a waveguide and a printed circuit board (PCB) is bonded by applying silver epoxy, and a medium having different physical properties (property) is generally used. Aluminum, and the PCB is a bond between the Duroid dielectrics, resulting in loss of impedance, making it very difficult to see impedance matching.

그리고 안테나-도파관 모듈(111)에 LNA 모듈(112)을 결합시키는 것은 실제로 두 모듈(111과 112)을 결합시키기 위한 본딩(bonding) 과정, 솔더링(soldering) 과정 등 매뉴얼(manual)적인 작업을 거쳐야 하므로, 결합을 위한 작업 자체에 소요되는 시간도 많고 아울러 이러한 결합 방식으로 인해 트러블-슈팅(trouble-shooting)상의 난점 즉, 트러블-슈팅을 위해서는 이미 결합된 모듈을 해체시켜야 한다.In addition, the coupling of the LNA module 112 to the antenna-waveguide module 111 actually requires manual work such as a bonding process and a soldering process for coupling the two modules 111 and 112. Therefore, it takes a lot of time to perform the coupling itself, and this coupling method requires the disassembly of trouble-shooting, that is, disassembly of the already assembled module for trouble-shooting.

본 발명의 실시예에 의한 안테나는 이러한 문제 내지는 난점들을 인식하여 창안한 것으로, 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 구현 시발점은 안테나 어레이만을 하나의 몸체(housing)로 패키징(packaging)하여 독립 모듈로 구현시키는 것이다. 즉, 기존의 경우처럼 안테나-도파관 모듈(111)과 LNA 모듈(112)을 일체로 고정 결합시키는 것이 아니라 안테나 어레이만을 하나의 패키지(package)로 구현하고, 이렇게 구현된 안테나 패키지에 도파관(저잡음 증폭기 모듈)을 연결시키기 위한 커넥터를 패키지의 측면에 대칭적으로 구현하여 제한된 공간에서 효율적으로 밀리미터파 이미지 센서를 배열할 수 있도록 하는 것이다.An antenna according to an embodiment of the present invention is conceived by recognizing such problems or difficulties, and the starting point of the implementation of the antenna according to the embodiment of the present invention is to package an antenna array into a single housing and to use an independent module. To implement it. That is, instead of fixedly combining the antenna-waveguide module 111 and the LNA module 112 as in the conventional case, only the antenna array is implemented in one package, and the waveguide (low noise amplifier) is implemented in the antenna package thus implemented. The symmetrical connector on the side of the package allows the millimeter wave image sensor to be arranged efficiently in a limited space.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 상세도의 일례를 나타낸 것이다.2A to 2F show an example of a detailed view of the antenna according to the embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 정면도의 단면도로서, 본 발명의 실시예에 의한 안테나(20)는 복수의 개별 안테나(21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f)가 어레이(array) 형태로 하나의 패키지 형태로 구현된다. 본 명세서에는 6×1 형태의 안테나 어레이가 제시되어 있으나(도 2a, 도 2c, 도 3a, 도 3b 참조), 밀리미터파 영상 시스템이 구축되는 환경 등에 따라 안테나 어레이를 다양한 크기로 할 수 있음(예를 들어 8×2)은 당업자의 입장에서 자명하다.2A is a cross-sectional view of a front view of an antenna according to an embodiment of the present invention, in which an antenna 20 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of individual antennas 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, and 21f. ) Is implemented as a package. Although a 6 × 1 type antenna array is shown in this specification (see FIGS. 2A, 2C, 3A, and 3B), the antenna array can be made in various sizes according to the environment in which the millimeter wave imaging system is constructed. For example, 8 × 2) is obvious from the viewpoint of those skilled in the art.

개별 안테나(21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f)로서는 혼(horn) 안테나를 이용할 수 있다. 혼 안테나에 관한 상세는 도 4를 참조하여 추후에 설명한다. 개별 안테나(21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f)는 패키지(20)의 상단에 좌우 방향으로 동일 간격으로 배치되어 있다. 도파관이 연결되는 각 커넥터(22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f)는 패키지(20) 외부에서 도파관을 자유롭게 탈착시킬 수 있는 구조로서 안테나 패키지(20)의 일 측면과 대향 측면(도 2a의 경우 좌우 측면)에 대칭적으로 배치되어 안테나 패키지(20)에 결합된다. 탈착 구조의 커넥터를 채용하기 때문에 기존에 비해 도파관과 안테나의 연결이 매우 용이해지고 도파관과 안테나간의 임피던스 정합을 용이하게 한다.Horn antennas can be used as the individual antennas 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, and 21f. Details of the horn antenna will be described later with reference to FIG. 4. The individual antennas 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f are arranged at equal intervals in the left and right directions on the upper end of the package 20. Each of the connectors 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, and 22f to which the waveguides are connected has a structure in which the waveguide can be freely detached from the outside of the package 20. As shown in FIG. In this case, the left and right sides are symmetrically disposed and coupled to the antenna package 20. Adopting the detachable connector makes the connection between the waveguide and the antenna much easier and the impedance matching between the waveguide and the antenna easier than before.

복수 커넥터를 안테나 패키지(20)에 대칭적으로 배치하는 것은 각 커넥터(22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f)에 개별적으로 도파관을 연결 시에 개별 도파관의 배치상의 편리성 및 동일 개수의 커넥터를 기준으로 안테나 패키지(20) 자체의 볼륨(volume)을 최소로 할 수 있다. 안테나 패키지(20)의 어느 일면에만 커넥터 모두를 배치하게 되면, 개별 도파관끼리의 공간적 거리(이격)가 좁아지게 되어 개별 도파관을 안테나에 탈착시키는 것이 곤란해지며 개별 안테나의 수가 증가할수록 더욱 곤란해진다. 또한 개별 안테나의 개수가 증가하면(어레이가 커지면) 패키지 자체의 볼륨이 획기적으로 증가하는 문제도 발생한다.The symmetrical arrangement of the plurality of connectors in the antenna package 20 allows for the convenience of arrangement of the individual waveguides and the same number of connectors when connecting the waveguides individually to the respective connectors 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, and 22f. Based on this, the volume of the antenna package 20 itself can be minimized. If all of the connectors are arranged on only one surface of the antenna package 20, the spatial distance (separation) between the individual waveguides becomes narrow, and it becomes difficult to detach the individual waveguides to the antenna and becomes more difficult as the number of individual antennas increases. In addition, as the number of individual antennas increases (large array), the volume of the package itself increases dramatically.

커넥터를 안테나 패키지(20)에 대칭적으로 배치하는 것은 동일 개수의 도파관을 커넥터에 연결하는 경우 개별 도파관끼리의 공간적 거리를 보다 더 확보할 수 있게끔 하여 개별 도파관의 탈착을 매우 용이하게 하고, 개별 안테나 수가 증가하더라도 안테나 패키지(20) 자체의 볼륨 증가가 없거나 증가가 있더라도 최소화(패키지(20)의 단면적 및 두께의 증가를 최소화)시킬 수 있다. 공간적 거리를 보다 더 확보할 수 있으므로, 특히 서로 이웃하는 도파관을 통해 전달되는 밀리미터파 사이에 발생할 수 있는 상호 간섭을 방지할 수 있고 따라서 상호 간섭에 의한 밀리미터 파의 왜곡 현상을 방지할 수도 있다.The symmetrical arrangement of the connectors in the antenna package 20 makes it possible to more secure the spatial distance between the individual waveguides when connecting the same number of waveguides to the connector, thereby making the detachment of the individual waveguides very easy and the individual antennas. Even if the number is increased, even if there is no volume increase or there is an increase in the volume of the antenna package 20 itself, it is possible to minimize (minimize the increase in the cross-sectional area and thickness of the package 20). Since the spatial distance can be further secured, it is possible to prevent mutual interference that may occur, particularly between millimeter waves transmitted through neighboring waveguides, and thus to prevent distortion of the millimeter waves due to mutual interference.

커넥터의 상세도는 도 2b에 본 발명의 실시예에 의한 안테나 어레이의 측면도로서 제시되어 있다. 도 2b에 제시된 커넥터는 94[GHz]에서의 도파관 규격인 WR-10 규격에 따른 커넥터로서, 이는 밀리미터파 영상의 구현이 94[GHz]를 중심 대역으로 하는 W-band에서 이루어지기 때문이다.A detailed view of the connector is shown in FIG. 2B as a side view of an antenna array according to an embodiment of the present invention. The connector shown in FIG. 2B is a connector according to the WR-10 standard, which is a waveguide standard at 94 [GHz], because the millimeter wave image is implemented in the W-band centered at 94 [GHz].

한편 커넥터가 상기 WR-10 규격과 같은 어떠한 규격을 준수하여 설계되었는지는 각 커넥터(22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f)의 중간 부분에 위치한 직사각형 부분의 크기가 어느 값을 갖는 지로부터 알 수 있는데, 이와 같은 사실은 본 발명의 실시예에 의한 안테나는 상기 중간 부분에 위치한 직사각형 부분의 크기를 조절하여 WR-10 규격이 아닌 다른 규격의 도파관에 대해서도 이용할 수 있다는 사실을 의미한다.On the other hand, whether the connector is designed to comply with any of the standards such as the WR-10 standard is known from the value of the size of the rectangular portion located in the middle of each connector 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f. This fact means that the antenna according to the embodiment of the present invention can be used for waveguides of other standards than the WR-10 standard by adjusting the size of the rectangular part located in the middle part.

도 2c는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 평면도이고, 도 2d는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 저면도이다. 도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 사시도를 나타낸 것으로 사진으로 제시된 것이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 평면도를 나타낸 것으로 사진으로 제시된 것이다. 즉, 도 3b는 도 2c의 외관에 대한 사진 형태이다.2C is a plan view of the antenna according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2D is a bottom view of the antenna according to the embodiment of the present invention. Figure 3a is a photograph showing a perspective view of the antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 3b is a photograph showing a plan view of the antenna according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 3B is a photographic form of the appearance of FIG. 2C.

한편 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 개별 안테나의 일례로 채용할 수 있는 혼(horn) 안테나를 실제로 설계하였을 때의 안테나의 구조와 실제로 제작된 안테나의 사진을 나타낸다. 도 4에 제시된 구조를 갖는 혼 안테나는 개구면 크기가 6[mm]×9[mm]이고 17.5[dB] 정도의 최대 이득을 갖고 반사계수가 -25[dB] 이하를 갖는 우수한 특성을 갖는다. 도 5는 이러한 혼 안테나의 반사계수 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 제시한 그래프이다. 도 5에 제시된 그래프를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 안테나에 적용되는 혼 안테나는 94[GHz]에서 -26.5[dB]의 우수한 반사계수를 가지며 광대역 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, Figure 4 shows the structure of the antenna when the horn antenna that can be employed as an example of the individual antenna of the antenna according to the embodiment of the present invention and the photo of the antenna actually manufactured. The horn antenna having the structure shown in FIG. 4 has an excellent characteristic that the aperture size is 6 [mm] x 9 [mm], has a maximum gain of about 17.5 [dB], and a reflection coefficient of -25 [dB] or less. 5 is a graph showing simulation results for reflection coefficient characteristics of the horn antenna. Referring to the graph shown in Figure 5, it can be seen that the horn antenna applied to the antenna according to the embodiment of the present invention has an excellent reflection coefficient of -26.5 [dB] at 94 [GHz] and has a broadband characteristic.

혼 안테나의 이득은 안테나의 개구면 크기에 의해 가장 많이 좌우되는데, 개구면의 크기가 커질수록 이득은 증가한다. 통상적으로 혼 안테나의 이득이 15[dB] 이상이고 반사계수가 -15[dB] 이하이면 이득 및 반사계수 특성이 우수한 안테나로 취급된다. 따라서 본 발명의 실시예에 적용되는 혼 안테나는 6[mm]×9[mm]의 작은 개구면 크기로 17.5[dB] 정도의 최대 이득을 가지므로 특성이 매우 우수하다고 볼 수 있다.The gain of the horn antenna is most dependent on the aperture size of the antenna. The gain increases as the aperture size increases. In general, when the gain of the horn antenna is 15 [dB] or more and the reflection coefficient is -15 [dB] or less, it is treated as an antenna having excellent gain and reflection coefficient characteristics. Therefore, the horn antenna applied to the embodiment of the present invention has a maximum gain of about 17.5 [dB] with a small opening size of 6 [mm] × 9 [mm], and thus can be considered to be very excellent.

아래의 표는 현재 대표적으로 사용되고 있는 혼 안테나(A, 현재 이용되는 혼 안테나 중 특성이 가장 좋은 것으로 알려져 있다)와 본 발명의 실시예에 적용되는 혼 안테나(B)의 제반 사항을 비교한 표이다.The following table compares the horn antenna (A, which is known to have the best characteristics among the horn antennas currently used) and the general matters of the horn antenna B applied to the embodiment of the present invention. .

표에 제시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 적용되는 혼 안테나의 개구면의 크기(Aperture size)는 현재 대표적으로 사용되고 있는 혼 안테나에 비해 대폭 작은 것을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에 적용되는 혼 안테나의 개구면의 크기를 8[mm]×9[mm]로 약간 늘렸을 때 안테나 이득은 3[dB] 정도가 증가하여 20.5[dB]가 된다.As shown in the table, it can be seen that the aperture size of the horn antenna applied to the embodiment of the present invention is significantly smaller than that of the horn antenna currently used. When the size of the aperture of the horn antenna applied to the embodiment of the present invention is slightly increased to 8 [mm] × 9 [mm], the antenna gain increases by about 3 [dB] to 20.5 [dB].

결국 본 발명의 실시예에 적용되는 혼 안테나는 매우 작은 디멘션(Dimension)으로도 고 이득/저 반사계수 특성을 보이므로, 안테나 패키지의 소형 화에도 기여할 수 있고 이는 궁극적으로 밀리미터파 영상 시스템의 소형화에까지 기여할 수 있어 밀리미터파 영상 시스템의 활용을 더 용이하게 할 수 있다.As a result, the horn antenna applied to the embodiment of the present invention exhibits high gain / low reflection coefficient characteristics even with very small dimensions, which may contribute to the miniaturization of the antenna package, which ultimately leads to the miniaturization of the millimeter wave imaging system. Can contribute to making the millimeter wave imaging system easier to use.

Figure 112009055462005-pat00001
Figure 112009055462005-pat00001

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 안테나가 도파관을 향해 수신한 밀리미터파를 방사하는 방사 패턴의 특성(이득 특성)을 3차원 그래프로 제시한 도면으로 최대 이득이 17.47[dB]가 나오는 것을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a diagram showing the characteristics (gain characteristics) of a radiation pattern radiating millimeter waves received by a antenna toward a waveguide according to an embodiment of the present invention in a three-dimensional graph. It is confirmed that the maximum gain is 17.47 [dB]. Can be.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention.

그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.

도 1a는 기존의 밀리미터파 영상 시스템의 안테나 어레이를 나타낸 도면이다.1A is a diagram illustrating an antenna array of a conventional millimeter wave imaging system.

도 1b는 도 1a에 제시된 안테나 어레이의 개별 어레이의 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 1B is a diagram illustrating the structure of an individual array of the antenna array shown in FIG. 1A.

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 정면도의 단면도이다.2A is a cross-sectional view of a front view of an antenna according to an embodiment of the present invention.

도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 안테나 어레이의 측면도이다.2B is a side view of an antenna array according to an embodiment of the present invention.

도 2c는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 평면도이다.2C is a plan view of an antenna according to an embodiment of the present invention.

도 2d는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 저면도이다.2d is a bottom view of an antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 사시도를 나타낸 것으로 사진으로 제시된 것이다.Figure 3a is a photograph showing a perspective view of the antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 평면도를 나타낸 것으로 사진으로 제시된 것이다.Figure 3b is a photograph showing a plan view of an antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 안테나의 개별 안테나의 일례로 채용할 수 있는 혼(horn) 안테나를 실제로 설계하였을 때의 안테나의 구조와 실제로 제작된 안테나의 사진을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the structure of the antenna when the horn antenna that can be employed as an example of the individual antenna of the antenna according to an embodiment of the present invention and the photo of the antenna actually fabricated.

도 5는 도 4에 제시된 혼 안테나의 반사계수 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 제시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing simulation results of reflection coefficient characteristics of the horn antenna shown in FIG. 4.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 안테나가 도파관을 향해 수신한 밀리미터파를 방사하는 방사 패턴의 특성(이득 특성)을 3차원 그래프로 제시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a characteristic (gain characteristic) of a radiation pattern radiating millimeter waves received by a antenna toward a waveguide according to an embodiment of the present invention in a three-dimensional graph.

Claims (4)

어레이(array)로 형성된 복수의 개별 안테나를 하나의 몸체(housing)로 패키징(packaging)시킨 안테나 패키지; 및An antenna package for packaging a plurality of individual antennas formed in an array into one housing; And 상기 안테나 패키지에 결합되며, 상기 복수의 개별 안테나를 통해 각각 수신되는 밀리미터파의 도파관(waveguide)이 탈착되는 복수의 커넥터를 포함하는 밀리미터파의 안테나.A millimeter wave antenna coupled to the antenna package and including a plurality of connectors to which a millimeter wave waveguide received through each of the plurality of individual antennas is detached. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 커넥터는, 같은 수의 커넥터를 상기 안테나 패키지의 일 측면과 상기 일 측면의 대향 측면에 대칭적으로 배치하여, 상기 안테나 패키지에 결합되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파의 안테나.The plurality of connectors, the same number of connectors are arranged symmetrically on one side of the antenna package and the opposite side of the one side, and coupled to the antenna package, characterized in that the millimeter wave antenna. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 복수의 커넥터는 W-band 도파관 규격인 WR-10 규격에 의하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파의 안테나.The plurality of connectors are millimeter wave antenna, characterized in that according to the W-band waveguide standard WR-10 standard. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 개별 안테나는 혼(horn) 안테나인 것을 특징으로 하는 밀리미터파의 안테나.And said individual antenna is a horn antenna.
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