KR101171298B1 - 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나 - Google Patents

차량용 측후방 레이더 센서용 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 관한 것으로서, 각각 급전점을 가지는 장방형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되는 장방형의 평면형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 그 단(短)축이 상기 평면형 레이더 모듈의 장(長)축과 평행하도록, 상기 평면형 레이더 모듈의 상면 일측 장(長)축의 양 모서리에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 측후방 레이더 센서용 안테나{SIDE DIRECTION AND REAR DIRECTION RADAR SENSOR ANTENNA FOR VEHICLE}
본 발명은 레이더 센서용 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 600MHz의 대역폭을 수용할 수 있으며, 구조가 간단하고 저가격에 구현이 가능한 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나를 제공함에 관한 것이다.
최근 고급 승용차를 중심으로 차량용 레이더가 탑재되고 있다. 차량용 레이더는 전방에 있는 장애물의 유무를 감지하여 사용자에게 경고함으로써 사전에 충돌을 예방할 수 있고, 전방의 차량과 자동으로 일정거리를 유지할 수 있게 하는 등 여러 가지 기능을 가지고 있다. 하지만 현재에는 이러한 차량용 레이더 시스템이 고가이기 때문에 고급 승용차에만 장착되고 있어 저가의 차량용 레이더가 필요하다.
세계적으로 차량용 레이더용 주파수는 24GHz, 77～81GHz 대역을 할당하여 사용 중이다. 이러한 차량용 시스템은 기본적으로 측정 목표 차량과의 거리가 멀어 고이득을 갖는 안테나가 필요하다. 따라서, 다양한 고이득 안테나가 연구되고 있다.
24GHz 대역은 후방 및 측방 감시 레이더 시스템으로 주로 사용되며, 일반적으로 차량을 주차하거나, 사각지역에 접근하는 이웃 차량을 감지하여 차선 변경을 안전하게 할 수 있도록 하는 보조시스템으로 쓰인다. 따라서, 30m 이상의 거리에 위치한 차량을 감지하는 충돌 방지 전방 감시 레이더 시스템과 달리, 후방 및 측방 감시 레이더 시스템은 근거리 레이더로 정밀하고 정확한 분해 능력을 필요로 한다. 24GHz 대역 레이더는 200MHz의 대역폭만 허용하고 있어 정확한 분해능을 얻기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 600MHz의 대역폭을 수용할 수 있으며, 구조가 간단하고 저가격에 구현이 가능한 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나를 제공함에 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 제 2 목적은, 송수신 안테나 및 레이더 모듈을 다양한 형상으로 구성하며, 송수신 안테나를 분리하여 사용하여 송수신 안테나간 격리도 특성을 향상시킴으로써 차량의 측후방 탐지가 용이한 레이더 센서용 안테나를 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 관한 것으로서, 각각 급전점을 가지는 장방형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되는 장방형의 평면형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 그 단(短)축이 상기 평면형 레이더 모듈의 장(長)축과 평행하도록, 상기 평면형 레이더 모듈의 상면 일측 장(長)축의 양 모서리에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 평면형 레이더 모듈의 상면 일측 장(長)축과 평행하며, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 사이에 입설되는 플레이트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 플레이트는, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나와 동일한 높이로 입설되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 그 전면이 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 관한 것으로서, 각각 급전점을 가지는 장방형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되되, 그 중앙에 돌출부를 가지는 철(凸)형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 그 단(短)축이 상기 돌출부의 장(長)축과 평행하도록, 상기 돌출부의 양 옆 홈부 모서리에 맞추어 최전방에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 그 전면이 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 관한 것으로서, 각각 급전점을 가지는 원통형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되되, 그 중앙에 돌출부를 가지는 철(凸)형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 상기 돌출부의 양 옆 홈부의 최전방에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는, 그 전면이 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 송수신 안테나 및 레이더 모듈을 다양한 형상으로 구성하며, 송수신 안테나를 분리하여 사용하여 송수신 안테나간 격리도 특성을 향상시킴으로써 차량의 측후방 탐지가 용이한 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 도파관 안테나를 이용함으로써, 600MHz의 대역폭을 수용할 수 있으며, 구조가 간단하고 저가격에 구현이 가능한 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 는 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 구조도.
도 1b 는 마이크로스트립 패치 안테나의 반사손실 및 방사패턴을 보이는 그래프.
도 1c 는 차량 측후방 레이더 안테나의 빔폭을 결정하기 위한 일예시도.
도 2a 는 본 발명에 따른 도파관 안테나의 시뮬레이션 구조 및 실제 제작된 구조를 보이는 일예시도.
도 2b 는 본 발명에 따른 도파관 안테나의 반사손실을 보이는 그래프.
도 2c 는 본 발명에 따른 도파관 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
도 3a 는 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나에 관한 구조도.
도 3b 는 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 반사손실을 보이는 그래프.
도 3c 는 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 격리도 특성을 보이는 그래프.
도 3d 는 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
도 3e 는 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 케이스 장착 구조도와, 케이스 장착에 따른 특성을 보이는 그래프.
도 3f 는 본 발명에 따른 케이스가 장착된 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
도 4a 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 시뮬레이션 구조도와, 제작된 실제구조를 보이는 구조도.
도 4b 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 반사손실을 보이는 그래프.
도 4c 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 격리도 특성을 보이는 그래프.
도 4d 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
도 4e 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 케이스 장착 구조도와, 케이스 장착에 따른 특성을 보이는 그래프.
도 4f 는 본 발명에 따른 케이스가 장착된 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
도 5a 는 본 발명에 따른 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 안테나에 관한 구조도.
도 5b 는 본 발명에 따른 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 안테나의 반사손실을 보이는 그래프.
도 5c 는 본 발명에 따른 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
도 6a 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 안테나의 구조도와, 그 반사손실 및 격리도 특성을 보이는 그래프.
도 6b 는 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 안테나의 방사패턴을 보이는 그래프.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나의 구조 및 특성의 기술에 앞서, 차량용 레이더 센서 시스템에 사용되는 안테나에 관하여 설명하면 다음과 같다.
차량용 레이더 센서 시스템에 가장 많이 쓰이는 안테나의 종류는 마이크로스트립 패치 안테나이다. 마이크로스트립 패치 안테나는 유전체 기판에 인쇄할 수 있어 제작이 쉽고, 저자세의 구조를 가지고 있다. 또한, 배열을 통해 쉽게 이득을 증가 시킬 수 있다.
본 발명에서는 측후방 레이더 안테나로 마이크로스트립 안테나의 적용 가능성을 확인하기 위해 마이크로트립 패치 안테나를 설계 및 시뮬레이션하여 그 구조와 특성을 그림에 나타내었다.
마이크로스트립 패치 안테나는, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 설계 주파수 9.375GHz에서 비유전율 4.4, 높이 0.8mm를 가지고 있는 FR-4 기판을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭이 잘되었으나, -10dB 대역폭은 326MHz(3.5%)로 본 발명의 연구의 설계 요구 대역폭 600 MHz (6.4 %)를 수용하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 이와 같은 결과로 볼 때 0.8mm 높이를 가진 마이크로스트립 패치 안테나는 본 연구의 차량 측후방 레이더 안테나로는 적합하지 않는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 목표로 하는 대역폭을 수용할 수 있고, 구조가 간단하며 저가격에 구현이 가능한 TE10모드를 기본모드로 동작하는 장방(長方)형(구(矩)형) 도파관 안테나를 이용하여 차량 측후방 레이더 안테나를 설계 하였다.
먼저, 차량 측후방 레이더 안테나의 빔폭을 설정하기 위해 도 1c 에 나타낸바와 같이 차량의 크기를 기준으로 안테나의 빔폭은 설정하였다. 인식거리가 2m일 경우 차량의 측방에서의 빔폭(3dB 기준)은 90°의 빔폭이 필요하고, 후방에서의 빔폭은 44°의 빔폭이 필요하다. 따라서 측방 및 후방 모두에서 사용가능하도록 하기 위하여 빔폭은 60～70°가 적절하다 예상된다.
본 발명에서는, TE10 모드를 기본으로 하는 도파관 안테나를 설계하였고 송수신 안테나를 위해 2개의 안테나를 제작하였다.
도 2a 에는 도파관 안테나의 시뮬레이션 모델 구조 및 제작된 안테나를 나타내었다. 도파관의 크기는 표준 도파관인 WR-90(22.86mm × 10.16mm)을 사용하였고 도파관의 길이(L)는 44mm, 급전 프로브 길이(dl) 6mm, 급전 프로브의 유전체 길이(dle) 6mm로 설정하였다. 도 2b 에 도시된 바와 같이, 설계 주파수 9.375GHz에서 S11은 시뮬레이션 -18.9 dB, 측정된 ①번 안테나는 -19.1dB, 측정된 ②번 안테나는 -17.5dB를 나타내었다. -10dB 대역폭은 시뮬레이션 726MHz(7.7%), 측정된 ①번 안테나는 750MHz(8%), 측정된 ②번 안테나는 690MHz(7.4%)의 특성을 얻었다.
설계된 도파관 안테나의 E면과 H면 방사패턴을 도 2c 에 나타내었다.
시뮬레이션 결과 E면의 HPBW(Half-power beam width)는 108°이며, H면의 HPBW는 66°로 나타났다. 이득은 6.7dBi의 결과를 보였다.
측정된 ①번 안테나의 E면 HPBW는 110°이며, H면 HPBW는 65°, 이득은 6.8 dBi의 특성을 얻었다.
측정된 ②번 안테나는 E면의 HPBW은 105°이며, H면의 HPBW은 65°이다. 이득은 6.5dBi로 측정되었다. 시뮬레이션 결과와 측정 결과는 잘 일치였으며, 제작된 두 도파관 안테나는 목표하는 요구사항을 만족하였으며, [표 1] 에 설계된 도파관 안테나의 특성을 정리하였다.
[표 1] 도파관 안테나의 특성
Figure 112011018807875-pat00001

[제 1 실시예] 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나
도 3a 에는 앞서 설계된 두 개의 도파관 안테나를 레이더 모듈 위에 장착했을 경우의 구조를 나타내었다. 레이더 모듈의 크기는 150 × 100 × 20 mm이며, 격리도 특성을 좋게 하기 위해서 송수신 도파관 안테나를 모듈의 양 끝 쪽에 위치시켰다.
도 3b 에 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 반사손실 특성을 나타내었다. 설계 주파수 9.375GHz에서 장착된 두 안테나의 시뮬레이션된 반사손실 특성은 -14.2dB로 동일하였으며, -10 dB 대역폭은 610MHz(6.5%)로 나타났다.
도 3b 의 (a) 및 (b) 에 도시된 바와 같이, 측정 결과는 ①번 안테나의 경우, 반사손실은 -13.5dB, ②번 안테나는 -12.4dB의 특성을 얻었으며, -10dB 대역폭은 각각 600 MHz(6.4%), 605MHz(6.4%)의 특성으로 비슷한 결과를 얻었다.
다음으로, 도 3c 에는 시뮬레이션과 측정을 통하여 격리도 특성을 비교하여 나타내었다. 설계목표 대역(9.075～9.675GHz)에서 시뮬레이션된 격리도는 53dB 이상이며, 측정은 48.5dB 이상의 특성을 보였다.
도 3d 에는 송수신 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션과 측정을 통하여 비교하였으며 시뮬레이션과 측정된 방사패턴 결과는 잘 일치하는 것으로 나타났다.
도파관 안테나를 모듈에 장착했을 시 ①, ②번 안테나 모두 E면의 경우 넓은 빔폭으로 인해 방사패턴은 큰 변화가 없다. 그러나, H면의 경우 안테나와 모듈의 도체 사이에 전류가 유기되기 때문에 모듈쪽(①번 안테나 방사패턴 : 0～30°, ②번 안테나 방사패턴 : 330～0°)으로 빔이 약간 치우치게 되는 특성을 보였다.
측정된 안테나와 시뮬레이션된 안테나의 빔폭은 거의 일치하였으며, 설계 목표인 H면 빔폭은 시뮬레이션은 74.8°, ①번 안테나는 71°, ②번 안테나는 73°이다. 측정된 안테나의 이득은 ①번 안테나의 경우 7.5dBi, ②번 안테나는 7.2dBi의 특성을 얻었다.
평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나 구조의 -10dB 대역폭 및 격리도, 빔폭 특성은 설계사양에 만족하는 결과를 얻었으며, [표 2] 에 설계된 안테나의 특성을 정리하였다.
[표 2] 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나 특성
Figure 112011018807875-pat00002

즉, 본 발명에 따른 평면형 레이더 모듈에 장착된 장방형 레이더 센서용 안테나(100)는 도 3a 에 도시된 바와 같이, 장방형의 제 1 안테나(110a) 및 제 2 안테나(110b)와, 상기 제 1 안테나(110a) 및 제 2 안테나(110b)가 배치되는 장방형의 평면형 레이더 모듈(120)을 포함한다.
이때, 상기 제 1 안테나(110a) 및 제 2 안테나(110b)는, 각각 급전점을 가지고 있으며, 그 전면이 개방되어 있다.
또한, 상기 제 1 안테나(110a) 및 제 2 안테나(110b)는, 그 단(短)축이 상기 평면형 레이더 모듈(120)의 장(長)축과 평행하도록, 상기 평면형 레이더 모듈(120)의 상면 일측 장(長)축의 양 모서리에 각각 배치된다.
도 3e (a) 는 안테나 모듈로부터 3mm 떨어지도록 형성된 케이스 장착 구조를 보이고 있으며, 도 3e 의 (b) 는 유전체 케이스 장착에 따른 특성을 보이고 있다. 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 결과 안테나의 공진주파수는 9.375GHz에서 9.186GHz로 189MHz 하향된 되었으며, 격리도는 41.9dB이상의 결과를 얻었다. 이러한 결과로 인해 따른 주파수 튜닝작업을 하였다. 이때, 도파관의 길이(L)는 44mm에서 42.5mm로 변화하였으며, 급전프로브 길이(dl), 급전 프로브의 유전체 길이(dle)는 6mm에서 5.5mm로 변화하였다.
9.375GHz로 튜닝된 도파관 안테나의 반사손실 특성은 -21dB이며 -10dB 대역폭은 667MHz(7.4%)로 나타났다. 또한 설계 목표 대역(9.075～9.675GHz)에서 시뮬레이션된 격리도는 41.9dB 이상으로 케이스를 장착하지 않았을 때 보다 다소 하락한 것으로 이는 케이스 장착에 따른 반사가 일어나기 때문이라 사료된다.
도 3f 에는 케이스가 장착된 평면형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴 시뮬레이션 결과를 나타내었다. 안테나를 모듈에 장착했을 시 ①, ②번 안테나 모두 E면의 경우 넓은 빔폭으로 인해 케이스를 장착하지 않았을 때와 유사한 특성을 보였다. H면 빔폭은 ①번, ②번 안테나 모두 65.9°로 나타났으며 안테나의 이득은 5.2dBi의 특성을 얻었다.
평면형 장착 구조는 -10dB 대역폭특성 및 H면의 빔폭 설계사양에 만족하는 결과를 얻었으나 격리도 특성은 설계사양에 만족하는 특성을 얻지 못하였다. 따라서, 평면형 레이더 모듈의 케이스 장착 결과 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나로 적합하지 않음을 확인하였으며, [표 3] 에 설계된 안테나의 특성을 정리하였다.
[표 3] 케이스가 장착된 평면형 레이더 모듈 안테나의 특성
Figure 112011018807875-pat00003

[제 2 실시예] 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나
도 4a 에는 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 시뮬레이션 구조(a) 및 제작된 실제구조(b)를 나타내었다.
도시된 바와 같이, 안테나는 모듈의 양 끝에 위치해 있으며, 레이더 모듈 가운데에 돌출부를 만들어 격리도를 상승시키고자 하였다. 안테나를 포함한 모듈 크기는 150 × 100 × 20 mm이다.
도 4b 에는 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 반사손실 특성을 시뮬레이션과 측정을 비교하여 나타내었다. 설계 주파수 9.375GHz에서 시뮬레이션된 반사손실은 -18.9dB로 ①번 안테나와 ②번 안테나 모두 동일한 특성을 나타내었다.
측정에서는 ①번 안테나의 경우 -16.8dB, ②번 안테나의 경우 -13.1dB를 보였다. -10dB 대역폭은 시뮬레이션은 726MHz(7.7%), 측정결과는 ①번 안테나의 경우 610MHz(6.5%), ②번 안테나의 경우 600MHz(6.4%)의 결과를 얻었다.
또한 도 4c 에 도시된 바와 같이, 철(凸)형 모듈 장착 구조의 격리도(S21)는 9.075～9.675GHz 대역에서 시뮬레이션 53.2dB 이상의 특성을 보였으며, 측정은 51.1dB 이상의 특성을 얻어 평면형 레이더 모듈구조보다 2.6dB 좋아졌다.
따라서, 격리도를 45dB 이상으로 유지하면서 송수신 안테나의 거리를 줄이는 데는 약간의 효과가 있을 것이라 사료된다.
도 4d 에는 송수신 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션과 측정 결과를 비교하여 나타내었다. 시뮬레이션 결과와 측정 결과는 잘 일치하는 것으로 나타났으며, E면 방사패턴의 경우 넓은 빔폭으로 인하여 큰 변화는 없었다. H면의 경우 안테나 돌출부 구조로 인해 ①번 안테나는 60～90°, ②번 안테나는 270～300° 사이에서 방사 레밸이 줄어들었다.
하지만, 지향성은 그대로 유지하여 레이더 안테나로서 사용은 문제없을 것으로 사료된다. 측정된 안테나와 시뮬레이션된 안테나의 빔폭은 거의 일치하였으며 측정된 H면 HPBW는 시뮬레이션은 65°, 측정은 ①번 안테나의 경우 66°, ②번 안테나 경우안테나 64°이다. 또한, 안테나의 이득은 시뮬레이션은 6.8dBi, ①번 안테나는 6.7dBi, ②번 안테나의 경우는 6.4dBi의 특성을 얻었으며, 이러한 특성을 [표 4] 에 정리하였다.
[표 4] 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 특성
Figure 112011018807875-pat00004

즉, 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 장방형 레이더 센서용 안테나(200)는 도 4a 에 도시된 바와 같이, 장방형의 제 1 안테나(210a) 및 제 2 안테나(210b)와, 상기 제 1 안테나(210a) 및 제 2 안테나(210b)가 배치되는 철(凸)형 레이더 모듈(220)을 포함한다.
이때, 상기 제 1 안테나(210a) 및 제 2 안테나(210b)는, 각각 급전점을 가지고 있으며, 그 전면이 개방되어 있다.
또한, 상기 철(凸)형 레이더 모듈(220)은 그 중앙에 돌출부(221)를 가진다.
이에, 상기 제 1 안테나(210a) 및 제 2 안테나(210b)는, 그 단(短)축이 상기 돌출부(221)의 장(長)축과 평행하도록, 상기 돌출부(221)의 양 옆 홈부 모서리에 맞추어 최전방에 각각 배치된다.
다음으로, 철(凸)형 레이더 모듈의 케이스 장착에 따른 특성에 대해 살펴보도록 한다. 도 4e 의 (a) 는 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 케이스 장착 구조를 보이고 있으며, 도 4e 의 (b) 는 케이스 장착에 따른 반사손실을 보이고 있다.
도시된 바와 같이, 케이스는 평면형 레이더 모듈에서와 마찬가지로 PVC(εr=3)를 이용하여 케이스특성을 시뮬레이션 하였다. 이때, 케이스의 크기는 모듈로부터 3mm 떨어지도록 설계하였으며 유전체의 두께는 1mm로 설정하였다. 이러한 설정 결과 안테나의 공진주파수는 9.375GHz에서 9.165GHz로 210MHz 하향된 결과를 보였다.
이러한 결과로 인해 공진주파수의 주파수 튜닝 작업하였다. 이때 도파관의 길이(L)는 44mm에서 42.5mm로 변화하였으며 급전프로브 길이(dl), 급전 프로브의 유전체 길이(dle)는 6mm에서 5.5mm로 변화하였다. 이러한 안테나의 크기변화로 인해 공진주파수가 변화한 것을 확인할 수 있다.
설계 주파수 9.375GHz에서 장착된 두 안테나의 시뮬레이션된 반사손실 특성은 -21dB이며 -10 dB 대역폭은 660MHz(7.0%)로 나타났다. 또한 설계 목표 대역(9.075～9.675GHz)에서 시뮬레이션된 격리도는 53.6dB 이상으로 설계사양을 만족하였다.
도 4f 에는 케이스가 장착된 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴 시뮬레이션 결과를 나타내었다. 안테나를 모듈에 장착했을 시 ①, ②번 안테나 모두 E면의 경우, 넓은 빔폭으로 인해 케이스를 장착하지 않았을 때에 비해 방사패턴은 큰 변화가 없다. H면 빔폭은 ①번, ②번 안테나 시뮬레이션은 70.7°이며 안테나의 이득은 ①번 안테나의 경우 7.0dBi의 특성을 얻었다.
평면형 장착 구조는 -10dB 대역폭특성, 격리도 특성 및 H면의 빔폭 설계사양에 만족하는 결과를 얻었다. 따라서, 철(凸)형 레이더 모듈의 케이스 장착 결과 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나로 적합함을 확인하였으며, [표 5] 에 설계된 안테나의 특성을 정리하였다.
[표 5] 케이스에 장착된 철(凸)형 레이더 모듈 안테나의 특성
Figure 112011018807875-pat00005

[제 3 실시예] 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 안테나
앞서 설계된 철(凸)형 레이더 모듈의 돌출부의 부피가 너무 크다.
따라서, 부피를 줄이기 위하여 돌출부 대신 플레이트(plate) 형태로 설계하였으며 그 구조를 도 5a 에 나타내었다.
이때, 도 5b 에 S11 & S21 특성을 나타내었다. 도시된 바와 같이, -10dB 대역폭은 605MHz(6.5%)이상으로 넓은 대역폭을 가진다. 격리도는 53.9dB 이상의 특성을 보였다. 이는 철(凸)형 레이더 모듈의 51.1dB와 비슷한 특성을 보였다.
이는 평면형 레이더 모듈에 플레이트(plate)만 부착해도 철(凸)형 레이더 모듈과 비슷한 특성을 가짐을 의미한다.
도 5c 에는 플레이트(plate) 부착 레이더 모듈에 장착된 안테나의 방사패턴 시뮬레이션 결과를 나타내었다. 안테나를 모듈에 장착했을 시 ①, ②번 안테나 모두 E면의 경우 넓은 빔폭으로 인해 케이스를 장착하지 않았을 때에 비해 방사패턴은 큰 변화가 없다. H면 빔폭은 ①번, ②번 안테나 시뮬레이션은 68.6°이며 안테나의 이득은 ①번 안테나의 경우 7.0 dBi의 특성을 얻었으며, [표 6] 에 설계된 안테나의 특성을 정리하였다.
[표 6] 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 안테나의 특성
Figure 112011018807875-pat00006

즉, 본 발명에 따른 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 장방형 레이더 센서용 안테나(300)는 도 5a 에 도시된 바와 같이, 장방형의 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b)와, 상기 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b)가 배치되는 장방형의 평면형 레이더 모듈(320)과, 상기 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b) 사이에 입설되는 플레이트(330)를 포함한다.
이때, 상기 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b)는, 각각 급전점을 가지고 있으며, 그 전면이 개방되어 있다.
또한, 상기 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b)는, 그 단(短)축이 상기 평면형 레이더 모듈(320)의 장(長)축과 평행하도록, 상기 평면형 레이더 모듈(320)의 상면 일측 장(長)축의 양 모서리에 각각 배치된다.
그리고, 상기 플레이트(330)는, 상기 평면형 레이더 모듈(320)의 상면 일측 장(長)축과 평행하며, 상기 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b) 사이에, 상기 제 1 안테나(310a) 및 제 2 안테나(310b)와 동일한 높이로 입설(立設)된다.
[제 4 실시예] 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 안테나
원통형 도파관 안테나를 '凸'형 모듈에 장착하여 안테나의 특성을 확인하였으며 그 구조를 도 6a 의 (a) 에 나타내었다.
이때, 송수신 안테나의 반사손실과 격리도 특성을 도 6a 의 (b) 에 나타내었으며, 반사손실은 송수신 안테나가 동일한 특성으로 설계 주파수 9.375GHz에서 -12.5dB의 특성을 얻었고, -10dB 대역폭은 2261MHz(24.1%)를 얻어 광대역 특성을 유지하였다. 송수신 안테나간 격리도는 47.8dB 이상의 특성을 보였다.
철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 안테나의 방사패턴을 도 6b 에 나타내었다. 방사패턴은 구형 도파관 안테나와 비슷하게 E면에는 큰 변화가 없었으며 H면에서 접지면 영향으로 인해 안테나 ①의 경우 270°, 안테나 ②의 경우 90°에서 레벨이 다소 증가하는 특성이 나타났다. 그러나, 지향방향 및 빔폭에는 큰 영향이 없었다. [표 7] 에는 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 안테나의 특성을 정리하였다.
[표 7] 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 안테나의 특성
Figure 112011018807875-pat00007

즉, 본 발명에 따른 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 레이더 센서용 안테나(400)는 도 6a 에 도시된 바와 같이, 원통형의 제 1 안테나(410a) 및 제 2 안테나(410b)와, 상기 제 1 안테나(410a) 및 제 2 안테나(410b)가 배치되는 철(凸)형 레이더 모듈(420)을 포함한다.
이때, 상기 제 1 안테나(410a) 및 제 2 안테나(410b)는, 각각 급전점을 가지고 있으며, 그 전면이 개방되어 있다.
또한, 상기 철(凸)형 레이더 모듈(420)은 그 중앙에 돌출부(421)를 가진다.
이에, 상기 제 1 안테나(410a) 및 제 2 안테나(410b)는, 상기 돌출부(421)의 양 옆 홈부의 최전방에 각각 배치된다.
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.
100: 평면형 레이더 모듈에 장착된 장방형 레이더 센서용 안테나
110a: 제 1 안테나 110b: 제 2 안테나
120: 평면형 레이더 모듈
200: 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 장방형 레이더 센서용 안테나
210a: 제 1 안테나 210b: 제 2 안테나
220: 철(凸)형 레이더 모듈 221: 돌출부
300: 플레이트 부착 레이더 모듈에 장착된 장방형 레이더 센서용 안테나
310a: 제 1 안테나 310b: 제 2 안테나
320: 평면형 레이더 모듈 330: 플레이트
400: 철(凸)형 레이더 모듈에 장착된 원통형 레이더 센서용 안테나
410a: 제 1 안테나 410b: 제 2 안테나
420: 철(凸)형 레이더 모듈 421: 돌출부

Claims (8)

  1. 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 있어서,
    각각 급전점을 가지는 장방형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되는 장방형의 평면형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는,
    그 단(短)축이 상기 평면형 레이더 모듈의 장(長)축과 평행하도록,
    상기 평면형 레이더 모듈의 상면 일측 장(長)축의 양 모서리에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평면형 레이더 모듈의 상면 일측 장(長)축과 평행하며, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 사이에 입설되는 플레이트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나와 동일한 높이로 입설되는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는,
    그 전면이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  5. 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 있어서,
    각각 급전점을 가지는 장방형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되되, 그 중앙에 돌출부를 가지는 철(凸)형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는,
    그 단(短)축이 상기 돌출부의 장(長)축과 평행하도록,
    상기 돌출부의 양 옆 홈부 모서리에 맞추어 최전방에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는,
    그 전면이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  7. 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나에 있어서,
    각각 급전점을 가지는 원통형의 제 1 안테나 및 제 2 안테나; 및
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나가 배치되되, 그 중앙에 돌출부를 가지는 철(凸)형 레이더 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는,
    상기 돌출부의 양 옆 홈부의 최전방에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는,
    그 전면이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 측후방 레이더 센서용 안테나.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070049213A1 (en) 2005-08-26 2007-03-01 Tran Allen M Tunable dual-antenna system for multiple frequency band operation
US20080122698A1 (en) 2006-06-30 2008-05-29 Nokia Corporation Multiband antenna arrangement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070049213A1 (en) 2005-08-26 2007-03-01 Tran Allen M Tunable dual-antenna system for multiple frequency band operation
US20080122698A1 (en) 2006-06-30 2008-05-29 Nokia Corporation Multiband antenna arrangement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102624310B1 (ko) * 2022-11-21 2024-01-15 (주)스마트레이더시스템 하이브리드 로우 프로파일 안테나

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