KR101028567B1 - Single antenna radar sensor using patch antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패치 안테나를 이용한 단일 안테나 구조의 레이더 센서에 관한 것으로서, 커플러 또는 써큘레이터를 이용하던 기존과 달리, 단일의 안테나를 이용하여 전파 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위하여, 높은 송수신 격리도를 갖는 패치 안테나 및 이를 이용한 레이더 센서를 제공함에 그 특징적인 목적이 있다. The present invention relates to a radar sensor of a single antenna structure using a patch antenna, unlike the conventional use of a coupler or circulator, in order to be able to transmit and receive radio signals using a single antenna, a patch having a high transmit and receive isolation Its purpose is to provide an antenna and a radar sensor using the same.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패치 안테나는, 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치와, 고주파 신호를 상기 패치에 인가하는 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인을 포함하되, 상기 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인은, 상기 송신단 포트와 수신단 포트와 각각 연결되며, 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인을 통해 인가되는 신호의 전기장 방향이 서로 수직방향이 되어 한쪽 포트에서 다른쪽 포트로 신호가 전달되지 않는 것을 특징으로 한다.The patch antenna according to the present invention for achieving the object includes a square patch in which resonance occurs at a specific frequency, and a first feed line and a second feed line for applying a high frequency signal to the patch, the first feed The line and the second feed line are connected to the transmitting end port and the receiving end port, respectively, and the electric field directions of the signals applied through the first feed line and the second feed line are perpendicular to each other and signal from one port to the other port. It is characterized in that it is not delivered.

송수신 격리도, 도플러 레이더, 레이더 센서 Transmit and receive isolation, Doppler radar, radar sensor

Description

패치 안테나를 이용한 단일 안테나 구조의 레이더 센서{SINGLE ANTENNA RADAR SENSOR USING PATCH ANTENNA}Radar sensor with single antenna structure using patch antenna {SINGLE ANTENNA RADAR SENSOR USING PATCH ANTENNA}

본 발명은 레이더 센서에 관한 것으로서, 움직임 감지, 거리 측정 등에 이용되는 레이더 센서에 관한 기술로서, 더욱 상세하게는 단일의 안테나를 이용하여 전파 신호를 송수신할 수 있는, 높은 송수신 격리도를 갖는 두 개의 급전라인을 이용한 패치 안테나 및 이를 이용한 레이더 센서에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar sensor, and more particularly, to a radar sensor used for motion detection, distance measurement, and the like, and more particularly, two feeders having high transmission and reception isolation, capable of transmitting and receiving radio signals using a single antenna. The present invention relates to a patch antenna using a line and a radar sensor using the same.

도 1a 는 종래의 도플러 레이더 센서(100)의 구조로서, 도시된 바와 같이 특정 주파수(f)에서 발진하는 발진기(110), 발진기(110)에서 발생된 정현파 신호를 분배하는 전력 분배기(120), 전력 분배기(120)를 통해 분배된 정현파 일부 신호를 물체에 입사하는 송신 안테나(130), 물체에서 반사된 신호를 수신하는 수신 안테나(140), 수신 안테나(140)를 통해 수신한 신호와 전력 분배기(120)를 통해 분배된 정현파 일부 신호를 혼합하는 주파수 혼합기(150), 및 송신 신호와 수신 신호와의 위상차이 정보를 통해 물체의 움직임이나 속도를 감지하기 위하여, 혼합된 신호를 필터링하는 저대역 통과 필터(160)를 포함한다. 1A is a structure of a conventional Doppler radar sensor 100, as shown, an oscillator 110 oscillating at a specific frequency f, a power divider 120 for distributing sinusoidal signals generated from the oscillator 110, Part of the sinusoidal wave signal distributed through the power divider 120, the transmit antenna 130 is incident on the object, the receive antenna 140 receives the signal reflected from the object, the signal and the power divider received through the receive antenna 140 A frequency mixer 150 for mixing the sinusoidal signals distributed through the 120, and a low band for filtering the mixed signals in order to detect a motion or speed of an object through phase difference information between a transmission signal and a reception signal. Pass filter 160.

이때 종래의 도플러 레이더 센서는, 송신 안테나(130)와 수신 안테나(140)를 서로 분리하여 사용하고 있는데, 이는 송신 신호의 누설 신호가 주파수 혼합기(150)로 들어가는 Tx-Rx 누설 신호를 줄이기 위해서이다. In this case, the conventional Doppler radar sensor uses the transmitting antenna 130 and the receiving antenna 140 separately from each other, in order to reduce the Tx-Rx leakage signal from which the leakage signal of the transmission signal enters the frequency mixer 150. .

일반적으로 두 개의 안테나를 이용하는 경우 30dB~40dB이상의 높은 송수신 격리도를 가지게 된다. 그러나, 송수신 안테나를 분리한 경우는 센서의 면적이 매우 커지게 되는 단점을 가지고 있으며, 송신 경로와 수신 경로사이의 경로차가 생겨 정확한 거리측정을 위해서는 부가적인 보정을 해주어야 하는 문제가 있다. 따라서, 송수신 안테나를 하나의 안테나로 사용하는 단일안테나 구조의 레이더 센서의 개발이 바람직하다.In general, when two antennas are used, they have a high transmit and receive isolation of 30dB to 40dB or more. However, when the transmitting and receiving antennas are separated, there is a disadvantage in that the area of the sensor becomes very large, and a path difference between the transmission path and the reception path occurs, which requires additional correction for accurate distance measurement. Therefore, it is desirable to develop a single antenna radar sensor using a transmission / reception antenna as one antenna.

도 1b 는 하이브리드 커플러를 이용한 단일 안테나 구조의 도플러 레이더 센서(200)의 구조로서, 도시된 바와 같이 특정 주파수(f)에서 발진하는 발진기(210), 발진기(210)에서 발생된 정현파 신호를 분배하는 전력 분배기(220), 전력 분배기(220)를 통해 분배된 정현파 일부 신호를 물체에 입사하는 송수신 안테나(240), 송수신 안테나(240)를 통해 물체에서 반사된 신호를 주파수 혼합기(250)로 전달하는 하이브리드 커플러(230), 하이브리드 커플러(230)를 통해 수신한 신호와 전력 분배기(220)를 통해 분배된 정현파 일부 신호를 혼합하는 주파수 혼합기(250), 및 송신 신호와 수신 신호와의 위상차이 정보를 통해 물체의 움직임이나 속도를 감지하기 위하여, 혼합된 신호를 필터링하는 저대역 통과 필터(260)를 포함한다. FIG. 1B illustrates a structure of a Doppler radar sensor 200 having a single antenna structure using a hybrid coupler. As shown in FIG. 1B, an oscillator 210 oscillating at a specific frequency f and a sinusoidal signal generated from the oscillator 210 are distributed. The power divider 220 and the sinusoidal wave signal distributed through the power divider 220 transmits a signal reflected from the object through the transmit / receive antenna 240 and the transmit / receive antenna 240 to the object to the frequency mixer 250. The hybrid coupler 230, the frequency mixer 250 for mixing the signal received through the hybrid coupler 230 and a portion of the sine wave distributed through the power divider 220, and the phase difference information between the transmission signal and the received signal In order to detect the movement or speed of the object through, it includes a low pass filter 260 for filtering the mixed signal.

이때, 송수신 신호간 격리도를 높이기 위한 하이브리드 커플러 외에도, 써큘레이터와 같은 소자들을 이용하여, 송수신 안테나를 단일로 사용할 수 있다. 이러한 하이브리드 커플러와 써큘레이터를 이용하는 경우, 송수신 신호간 격리도는 15~20dB의 값을 가지게 된다.In this case, in addition to the hybrid coupler for increasing the isolation between transmission and reception signals, transmission and reception antennas may be used singly using elements such as a circulator. When the hybrid coupler and the circulator are used, the isolation between the transmitted and received signals has a value of 15 to 20 dB.

따라서, 단일 안테나 구조를 이용하는 경우, 이와 같이 하이브리드 커플러나 써큘레이터와 같은 추가적인 회로나 부품이 필요하게 됨으로써, 전체 센서의 크기를 크게 하는 단점을 가지고 있다.Therefore, in the case of using a single antenna structure, additional circuits or components such as a hybrid coupler or a circulator are needed, thereby increasing the size of the entire sensor.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 커플러 또는 써큘레이터를 이용하던 기존과 달리, 단일의 안테나를 이용하여 전파 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위하여, 높은 송수신 격리도를 갖는 패치 안테나 및 이를 이용한 레이더 센서를 제공함에 그 특징적인 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above problems, and unlike the conventional one using a coupler or a circulator, in order to be able to transmit and receive radio signals using a single antenna, a patch antenna having a high transmission and reception isolation and the same Its purpose is to provide a used radar sensor.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패치 안테나는, 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치와, 고주파 신호를 상기 패치에 인가하는 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인을 포함하되, 상기 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인은, 상기 송신단 포트와 수신단 포트와 각각 연결되며, 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인을 통해 인가되는 신호의 전기장 방향이 서로 수직방향이 되어 한쪽 포트에서 다른쪽 포트로 신호가 전달되지 않는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the patch antenna according to the present invention includes a square patch in which resonance occurs at a specific frequency, and a first feed line and a second feed line for applying a high frequency signal to the patch, wherein The first feed line and the second feed line are connected to the transmitting end port and the receiving end port, respectively, and the electric field directions of the signals applied through the first feed line and the second feed line are perpendicular to each other so that one port is connected to the other port. It is characterized in that no signal is transmitted.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 하이브리드 커플러나 써큘레이터와 같은 외부 소자를 사용하지 않고, 단일 안테나로 레이더 센서를 구현할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, there is an effect that can implement a radar sensor with a single antenna, without using an external device such as a hybrid coupler or a circulator.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. In the meantime, when it is determined that the detailed description of the known functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

본 발명에 따른 패치 안테나를 이용한 단일 안테나 구조의 레이더 센서에 관하여 도 2 내지 도 7 을 참조하여 설명하면 다음과 같다. A radar sensor having a single antenna structure using a patch antenna according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7 as follows.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나(300)에 관한 구성도로서, 도시된 바와 같이 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치(310)와, 고주파 신호를 패치(310)에 인가하는 두 개의 급전(feeding)라인으로서 제 1 급전라인(320) 및 제 2 급전라인(330)을 포함한다. 2 is a block diagram of a patch antenna 300 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a square patch 310 having resonance at a specific frequency and a high frequency signal are applied to the patch 310. The two feeding lines include a first feeding line 320 and a second feeding line 330.

이때, 두 개의 급전라인(320,330)은 패치(310)의 네 변 중, 서로 수직하게 인접하는 두 변의 중앙에서 패치(310)를 중심으로 서로 대칭되도록 연장되어 있다. In this case, the two feed lines 320 and 330 extend from the four sides of the patch 310 so as to be symmetrical with respect to the patch 310 at the center of two sides vertically adjacent to each other.

구체적으로, 도 2 에 도시된 바와 같이 정방형 패치(310)의 꼭지점이 x축 및 y축을 향하도록 45°또는 -45°회전된 상태에서, 제 1 급전라인(320) 및 제 2 급전라인(330)은 패치의 네 변 중, -y축 방향으로 위치하는 패치(310)의 두 변의 중앙에서 연장된다. Specifically, as shown in FIG. 2, the first feed line 320 and the second feed line 330 are rotated by 45 ° or −45 ° so that the vertices of the square patch 310 face the x and y axes. ) Extends from the center of two sides of the patch 310 located in the -y axis direction among the four sides of the patch.

이때, 제 1 급전라인(320) 및 제 2 급전라인(330)은, 상기 두 변과 수직하게 소정길이로 각각 연장되며, 그 끝단에서 -y축 방향으로 소정각도 절곡되어 소정길이 연장된다. At this time, the first feed line 320 and the second feed line 330, each extending in a predetermined length perpendicular to the two sides, each bend a predetermined angle in the -y axis direction at the end extends a predetermined length.

도 3 은 본 발명의 다른 일실시예 따른 패치 안테나(400)에 관한 구성도로 서, 도시된 바와 같이 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치(410)와, 패치(410)의 내부에 고주파 신호를 패치(410)에 인가하는 두 개의 급전(feeding)라인으로서 제 1 급전라인(420) 및 제 2 급전라인(430)을 포함한다. 3 is a block diagram of a patch antenna 400 according to another embodiment of the present invention. As shown, a square patch 410 having resonance at a specific frequency and a high frequency signal inside the patch 410 are illustrated. Two feeding lines applied to the patch 410 include a first feeding line 420 and a second feeding line 430.

이때, 제 1 급전라인(420) 및 제 2 급전라인(430)은 도 3 에 도시된 바와 같이 패치 내부로부터 -y축 방향으로 소정길이 연장되며, 패치(410)를 중심으로 서로 대칭되도록 형성된다. At this time, the first feed line 420 and the second feed line 430 is a predetermined length extending in the -y axis direction from the inside of the patch, as shown in Figure 3 is formed to be symmetrical with each other around the patch 410 .

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2 의 패치 안테나를 이용한 도플러 레이더 센서(500)에 관한 구성도로서, 도시된 바와 같이 특정 주파수에서 발진하는 발진기(510), 발진기(510)에서 발생된 정현파 신호를 분배하는 전력 분배기(520), 전력 분배기(520)를 통해 분배된 정현파 일부 신호(이하, '제 1 신호')가 입력되는 송신단 포트(530), 송신단 포트(530)를 통해 상기 제 1 신호가 입력되어, 제 1 신호를 물체에 방사하는 패치 안테나(540), 패치 안테나(540)로부터 물체에서 반사된 신호를 수신하는 수신단 포트(550), 및 수신단 포트를 통해 수신한 신호와 전력 분배기를 통해 분배된 정현파 일부 신호(제 2 신호)를 혼합하는 주파수 혼합기(560)를 포함한다. 4 is a configuration diagram of the Doppler radar sensor 500 using the patch antenna of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention, which is generated in the oscillator 510 and the oscillator 510 oscillating at a specific frequency as shown. Through the power splitter 520 for distributing the sinusoidal signals, the transmitter end port 530 to which the partial sinusoidal signal distributed through the power divider 520 (hereinafter referred to as 'first signal') is input, and the transmitter end port 530. The first signal is input, the patch antenna 540 for radiating the first signal to the object, the receiving end port 550 for receiving a signal reflected from the object from the patch antenna 540, and the signal received through the receiving end port and And a frequency mixer 560 for mixing the sinusoidal partial signal (second signal) distributed through the power divider.

이때, 패치 안테나(540)는 도 2 에 도시된 패치 안테나와 동일한 구조로서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치(541)와, 고주파 신호를 상기 패치에 인가하는 제 1 급전라인(542) 및 제 2 급전라인(543)을 포함한다.In this case, the patch antenna 540 has the same structure as the patch antenna shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 4, a square patch 541 having resonance at a specific frequency and a high frequency signal are applied to the patch. The first feed line 542 and the second feed line 543 are included.

또한, 제 1 급전라인(542) 및 제 2 급전라인(543)은, 패치(541)의 네 변 중, 서로 수직하게 인접하는 두 변의 중앙에서 패치(541)를 중심으로 서로 대칭되도록 연장되며, 송수신 격리도를 높이기 위하여 송신단 포트(530)와 수신단 포트(550)와 각각 연결된다. In addition, the first feed line 542 and the second feed line 543 extends symmetrically with respect to the patch 541 at the center of two sides perpendicular to each other among the four sides of the patch 541, The transmitter port 530 and the receiver port 550 are connected to each other in order to increase transmission and reception isolation.

또한, 제 1 급전라인(542) 및 제 2 급전라인(543)은, 정방형 패치(541)의 꼭지점이 x축 및 y축을 향하도록 45°또는 -45°회전된 상태에서, 패치(541)의 네 변 중, -y축 방향으로 위치하는 두 변의 중앙으로부터, 상기 두 변과 수직하게 소정길이로 각각 연장되며 그 끝단에서 -y축 방향으로 소정각도 절곡되어 소정길이 연장된다. Further, the first feed line 542 and the second feed line 543 may be rotated 45 ° or -45 ° so that the vertices of the square patch 541 face the x-axis and the y-axis. Of the four sides, each of the two sides located in the -y axis direction extends a predetermined length perpendicularly to the two sides, and at the end thereof, a predetermined angle is bent in the -y axis direction to extend the predetermined length.

이때, 각 급전라인(542,543)를 통해 인가되는 신호의 전기장 방향이 서로 수직방향이 되어 한쪽 포트에서 다른쪽 포트로 신호가 전달되지 않기 때문에 큰 격리도를 갖게 된다.At this time, the electric field directions of the signals applied through the power supply lines 542 and 543 are perpendicular to each other, and thus the signal is not transmitted from one port to the other port, thereby having a large isolation.

즉, 송신단 포트(530)와 수신단 포트(550)에서 인가된 신호의 주파수가 패치(541)의 공진주파수와 같은 경우, 패치(541)에 발생하는 전기장의 방향은 서로 수직이며, 송신단 포트(530)에서 수신단 포트(550)로 전달되는 신호 크기는 매우 작게 된다. That is, when the frequency of the signal applied from the transmitting end port 530 and the receiving end port 550 is the same as the resonant frequency of the patch 541, the direction of the electric field generated in the patch 541 is perpendicular to each other, the transmitting end port 530 ), The signal size transmitted to the receiving port 550 becomes very small.

도 5 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 도 3 의 패치 안테나를 이용한 도플러 레이더 센서(600)에 관한 구성도로서, 도시된 바와 같이 특정 주파수에서 발진하는 발진기(610), 발진기(610)에서 발생된 정현파 신호를 분배하는 전력 분배 기(620), 전력 분배기(620)를 통해 분배된 정현파 일부 신호(이하, '제 1 신호')가 입력되는 송신단 포트(630), 송신단 포트(630)를 통해 상기 제 1 신호가 입력되어, 제 1 신호를 물체에 방사하는 패치 안테나(640), 패치 안테나(640)로부터 물체에서 반사된 신호를 수신하는 수신단 포트(650), 및 수신단 포트를 통해 수신한 신호와 전력 분배기를 통해 분배된 정현파 일부 신호(제 2 신호)를 혼합하는 주파수 혼합기(660)를 포함한다. FIG. 5 is a block diagram illustrating a Doppler radar sensor 600 using the patch antenna of FIG. 3 according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5, an oscillator 610 and an oscillator 610 oscillating at a specific frequency are shown. A power splitter 620 for distributing the generated sinusoidal signals, a transmitter end port 630 and a transmitter end port 630 to which a partial sinusoidal signal (hereinafter, referred to as a “first signal”) distributed through the power divider 620 is input. The first signal is input through the patch antenna 640 for radiating the first signal to the object, the receiving port 650 for receiving the signal reflected from the object from the patch antenna 640, and received through the receiving port And a frequency mixer 660 that mixes the signal and the sinusoidal partial signal (second signal) distributed through the power divider.

이때, 패치 안테나(640)는 도 3 에 도시된 패치 안테나와 동일한 구조로서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치(641)와, 고주파 신호를 상기 패치에 인가하는 제 1 급전라인(642) 및 제 2 급전라인(643)을 포함한다. In this case, the patch antenna 640 has the same structure as the patch antenna shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 5, a square patch 641 having resonance at a specific frequency and a high frequency signal are applied to the patch. A first feed line 642 and a second feed line 643 are included.

제 1 급전라인(642) 및 제 2 급전라인(643)은 송수신 격리도를 높이기 위하여 송신단 포트(630)와 수신단 포트(650)와 각각 연결되며, 도 5 에 도시된 바와 같이 패치(641) 내부로부터 -y축 방향으로 소정길이 연장되어 있으며, 패치(641)를 중심으로 서로 대칭되도록 형성된다. The first feed line 642 and the second feed line 643 are connected to the transmitting end port 630 and the receiving end port 650, respectively, in order to increase the transmission and reception isolation rate, and as shown in FIG. 5 from the inside of the patch 641. A predetermined length extends in the -y axis direction and is formed to be symmetrical with respect to the patch 641.

이때, 고주파 신호의 급전 위치에서의 신호의 편광은 서로 수직이기 때문에, 공진주파수에서의 두 포트간 신호 전송은 매우 작게 된다.At this time, since the polarizations of the signals at the feeding position of the high frequency signal are perpendicular to each other, the signal transmission between the two ports at the resonance frequency becomes very small.

도 6 및 도 7 은 실제 제작되어 적용된 패치 안테나(540,640)의 S 파라메터 측정 결과이다. 6 and 7 show S parameter measurement results of patch antennas 540 and 640 that are actually manufactured and applied.

도 6 에 나타낸 바와 같이, 패치 안테나(540)와 연결되는 각각의 포 트(530,550)는 특정 주파수에서 (a) 와 같이 공진된다. 이때, 공진주파수에서 송신단 포트(530)와 수신단 포트(550)간의 격리도는 (b) 에서와 같이 35dB 이상이다. As shown in FIG. 6, each of the ports 530 and 550 connected to the patch antenna 540 resonates at a specific frequency as shown in (a). At this time, the isolation between the transmitter port 530 and the receiver port 550 at the resonant frequency is 35dB or more as in (b).

도 7 의 패치 안테나(640)에서도 마찬가지로, 각각의 포트(630,650)는 (c) 와 같이 방사가 진행되는 특정 주파수에서 공진되며, 공진주파수에서 송신단 포트(630)와 수신단 포트(650)간의 격리도는 (d) 에서와 같이 30dB 이상이 된다. Similarly, in the patch antenna 640 of FIG. 7, each port 630, 650 is resonated at a specific frequency at which radiation occurs, as shown in (c), and the isolation between the transmitter port 630 and the receiver port 650 at the resonance frequency is More than 30dB as in (d).

이 격리도는 커플러나 아이솔레이터를 이용한 경우보다 10dB이상 크게 되며, 송수신전파의 편광 효율을 고려하며, 실제 측정 결과 커플러를 이용한 경우와 신호대 잡음비를 비교하였을때, 비슷한 값을 가지게 되어 본 발명을 이용하여 커플러나 아이솔레이터를 이용하지 않고도 단일 안테나 구조를 이용할 수 있게 된다.This isolation is 10dB greater than that of using a coupler or isolator, taking into account the polarization efficiency of the transmission and reception radio waves, and having a similar value when comparing the signal-to-noise ratio with the case of using the coupler as a result of the actual measurement. It is possible to use a single antenna structure without using an isolator.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1a 는 종래의 도플러 레이더 센서의 구조를 보이는 일예시도. Figure 1a is an exemplary view showing the structure of a conventional Doppler radar sensor.

도 1b 는 하이브리드 커플러를 이용한 단일 안테나 구조의 도플러 레이더 센서의 구조를 보이는 일예시도. Figure 1b is an exemplary view showing the structure of a Doppler radar sensor of a single antenna structure using a hybrid coupler.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나에 관한 구성도.2 is a block diagram of a patch antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 패치 안테나에 관한 구성도.3 is a block diagram of a patch antenna according to another embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명에 따른 도 2 의 패치 안테나를 이용한 도플러 레이더 센서에 관한 구성도.4 is a block diagram of a Doppler radar sensor using the patch antenna of FIG. 2 in accordance with the present invention.

도 5 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 도 3 의 패치 안테나를 이용한 도플러 레이더 센서에 관한 구성도.5 is a block diagram of a Doppler radar sensor using the patch antenna of FIG. 3 according to another embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7 은 실제 제작되어 적용된 패치 안테나의 S 파라메터 측정 결과를 보여주는 일예시도. 6 and 7 are exemplary views showing the S parameter measurement results of the patch antenna actually manufactured and applied.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

300,400 : 패치 안테나 310,410 : 패치300,400: patch antenna 310,410: patch

320,420: 제 1 급전라인 330,430: 제 2 급전라인320, 420: first feed line 330, 430: second feed line

Claims (4)

특정 주파수에서 발진하는 발진기; 상기 발진기에서 발생된 정현파 신호를 분배하는 전력 분배기; 상기 전력 분배기를 통해 분배된 정현파 일부 신호(이하, '제 1 신호')가 입력되는 송신단 포트; 상기 송신단 포트를 통해 상기 제 1 신호가 입력되어, 상기 제 1 신호를 물체에 방사하는 패치 안테나; 상기 패치 안테나로부터 물체에서 반사된 신호를 수신하는 수신단 포트; 및 상기 수신단 포트를 통해 수신한 신호와 상기 전력 분배기를 통해 분배된 정현파 일부 신호(제 2 신호)를 혼합하는 주파수 혼합기; 를 포함하는 레이더 센서에 있어서, An oscillator oscillating at a specific frequency; A power divider for distributing sinusoidal signals generated by the oscillator; A transmitting end port to which a partial signal of a sinusoidal wave distributed through the power divider (hereinafter, 'first signal') is input; A patch antenna receiving the first signal through the transmitting end port and radiating the first signal to an object; A receiving port for receiving a signal reflected from an object from the patch antenna; And a frequency mixer for mixing the signal received through the receiver port and the sine wave partial signal (second signal) distributed through the power divider. In the radar sensor comprising: 상기 패치 안테나는,The patch antenna, 특정 주파수에서 공진이 일어나는 정방형의 패치와, 고주파 신호를 상기 패치에 인가하는 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인을 포함하되, A square patch in which resonance occurs at a specific frequency, and a first feed line and a second feed line for applying a high frequency signal to the patch, 상기 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인은, 상기 패치 내부로부터 -y축 방향으로 소정길이 연장되어 있으며, 상기 패치의 네 변 중, 서로 수직하게 인접하는 두 변의 중앙에서 상기 패치를 중심으로 서로 대칭되도록 연장되며,The first feed line and the second feed line extend a predetermined length from the inside of the patch in the -y axis direction, and are symmetrical with each other about the patch at the centers of two sides perpendicularly adjacent to each other among the four sides of the patch. Is extended to 상기 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인이 상기 송신단 포트와 수신단 포트와 각각 연결되며, 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인을 통해 인가되는 신호의 전기장 방향이 서로 수직방향이 되어 한쪽 포트에서 다른쪽 포트로 신호가 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 패치 안테나를 이용한 단일 안테나 구조의 레이더 센서.The first feed line and the second feed line are connected to the transmitting end port and the receiving end port, respectively, and the electric field directions of the signals applied through the first feed line and the second feed line are perpendicular to each other, and from one port to the other. Radar sensor of a single antenna structure using a patch antenna, characterized in that the signal is not transmitted to the port. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 급전라인 및 제 2 급전라인은, The first feed line and the second feed line, 상기 정방형 패치의 꼭지점이 x축 및 y축을 향하도록 45°또는 -45°회전된 상태에서, 상기 패치의 네 변 중, -y축 방향으로 위치하는 두 변의 중앙으로부터, 상기 두 변과 수직하게 소정길이로 각각 연장되며 그 끝단에서 -y축 방향으로 소정각도 절곡되어 소정길이 연장되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나를 이용한 단일 안테나 구조의 레이더 센서.With the vertices of the square patch rotated 45 ° or -45 ° to face the x and y axes, from the center of the two sides located in the -y axis direction of the four sides of the patch, a predetermined perpendicular to the two sides Radar sensor of a single antenna structure using a patch antenna, characterized in that each extending in length and bent at a predetermined angle in the -y axis direction at the end extending a predetermined length. 삭제delete
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