KR101442226B1 - Radio Frequency Speed Measurement Sensor - Google Patents

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KR101442226B1 KR1020130023889A KR20130023889A KR101442226B1 KR 101442226 B1 KR101442226 B1 KR 101442226B1 KR 1020130023889 A KR1020130023889 A KR 1020130023889A KR 20130023889 A KR20130023889 A KR 20130023889A KR 101442226 B1 KR101442226 B1 KR 101442226B1
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지용
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서강대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 속도 측정 센서에 관한 것으로서 목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부, 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부, 상기 수신한 신호와 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부, 및 상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부를 포함하고, 단일 평면의 유전체 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 함으로써, 전방위적으로 목표물을 감지하고 그 속도 정보를 얻을 수 있는 속도 측정 장치를 설계하고 제공할 수 있다.The present invention relates to a speed measuring sensor, and more particularly, to a speed measuring sensor, which comprises a signal oscillating unit for generating a signal for measuring a speed of a target, an antenna unit for transmitting a signal generated by the signal oscillating unit and receiving a signal reflected from a target, A digital synthesizer for frequency synthesizing the signal generated by the signal oscillator to generate a digital signal; and a controller for converting the digital signal generated by the digital synthesizer into a signal representing the speed information by a voltage magnitude, And a capacitance-voltage conversion unit, and is formed on a single-plane dielectric substrate. Thus, it is possible to design and provide a speed measuring apparatus capable of sensing a target in all directions and obtaining speed information thereof.

Description

초고주파 속도 측정 센서 {Radio Frequency Speed Measurement Sensor}[0001] The present invention relates to a radio frequency velocity measurement sensor,

본 발명은 초고주파 신호를 이용한 속도 측정 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높은 주파수의 전자기파 신호를 안테나에서 발신하여, 목표물로부터 반사되어 수신된 수신신호를 디지털 신호로 검출하여 정전용량 전압 변환 방법으로 목표물의 이동속도를 판정하는 속도 측정 센서에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a velocity measuring sensor using a very high frequency signal, and more particularly, to a velocity measuring sensor using a very high frequency signal, To the speed measuring sensor.

기존의 속도 측정 센서의 측정 방법은 레이저 빔이나 적외선 신호 또는 초음파 신호를 이용하여, 발신센서로부터 출발하여 목표물에 반사된 후 수신되기까지의 소요 시간 차이나 위상 차이를 이용하여 계산하는 방식이다. 초음파 속도 측정 센서는 피에조 타이트(압전소자)를 이용하여 약 340 m/sec의 속도로 발송된 신호를 측정 대상 물체에 방사시킨 후 목표물로부터 반사되고 수신되어 얻어진 신호로부터 이동하는 목표 물체의 속도를 측정하는 것이다. 이 센서는 이동시간차 (time-of-flight) 원리를 사용하여 센서로부터 송출된 초음파 신호가 감지물체에 도달한 후, 다시 센서로 되돌아오는 시간차를 거리로 환산, 측정하여 아날로그 및 접점신호로 출력한다.The conventional measuring method of the speed measuring sensor is a method of calculating by using a laser beam, an infrared signal, or an ultrasonic signal, starting from an originating sensor, reflecting the time difference from the target and receiving the time difference or phase difference. The ultrasonic velocity measuring sensor measures the velocity of the moving target object from the signal reflected and received from the target after radiating a signal sent at a speed of about 340 m / sec by using Piezotite (piezoelectric element) . This sensor uses the time-of-flight principle to measure the time difference between ultrasonic signals sent from the sensor and the sensor back to the sensor, and outputs the measured distance as analog and contact signals .

본 발명에서는 전방위로 방사되는 초고주파 신호의 일부분을 임의의 방식으로 수신하기 때문에 초고주 안테나의 감지각이 매우 넓으며 초고주파 작은 반사 신호에도 불구하고 디지털 신호를 변환하여 생성시킬 수 있는 전송 처리부로 말미암아 민감도가 매우 높은 특징을 제공하고 있다In the present invention, since a part of the microwave signal radiated in all directions is received in an arbitrary manner, the transmission angle of the ultrasound antenna is very large and the transmission processor capable of converting and generating a digital signal despite the reflection signal of a very small frequency, Have very high characteristics

기존의 레이저 빔 속도 측정 장치 역시 방출된 레이져 빔으로 이동시간 차이를 측정하거나 초음파 빔의 비행 시간을 측정하여 속도를 계산하는 방법으로 측정하였기에 레이저 빔이나 초음파 빔의 조사 방법의 정확성이 수신 신호의 이동경로 측정에 정확성이 요구되었다,The conventional laser beam velocity measuring apparatus was also measured by measuring the difference in travel time with the emitted laser beam or measuring the flight time of the ultrasonic beam to calculate the velocity, so that the accuracy of the irradiation method of the laser beam or the ultrasonic beam Accuracy was required for path measurements,

또한 기존의 이동물체 속도 센서들은 레이저 빔이나 적외선 신호 (FIR 센서) 또는 초음파 신호를 이용하기 때문에 신호 빔의 변화에 매우 민감하였고 환경에서 발생되는 열에 대한 기온 변화나 장애물들의 영향을 받는 문제점이 있었다.In addition, since the conventional moving object velocity sensors use a laser beam, an infrared signal (FIR sensor) or an ultrasonic signal, they are very sensitive to the change of the signal beam and are affected by temperature changes and obstacles in the environment.

기존의 초고주파 신호를 속도측정 구조에 적용할 경우에도 신호 수신 경로가 안테나(Antenna), 필터(filter), 증폭소자(Amplifier), 믹서(Mixer) 등의 순서로 구성되며, 높은 초고주파 신호에서 동작하는 각 부품들은 분리된 상태에서 최적화 과정 및 임피던스 공액 정합 과정을 거치는 어려운 문제점을 안고 있다. In the case of applying a conventional microwave signal to a velocity measurement structure, the signal receiving path is composed of an antenna, a filter, an amplifier, a mixer, and the like, and operates in a high- Each of the components has a difficulty in performing the optimization process and the impedance conjugate matching process in a separated state.

또한 상기의 측정 장치에 있어서는 속도 정보를 도출하기 위하여, 이동시간을 계산하여야 하기 때문에, 마이크로 프로세서를 사용하여야만 하고, 디지털 클럭 수를 측정하여야 하는 세수과정을 포함하는 프로세서가 필요하였다. 이러한 시스템의 제작 및 결합 과정에서는 전체 시스템의 임피던스 공액 정합 과정과 복잡한 신호 처리 과정을 포함하고 있어 측정 구조가 매우 복잡하고, 경량화 및 소형화를 이루기에는 어려움이 있다. In addition, in the above measuring apparatus, since a moving time has to be calculated in order to derive speed information, a processor including a taxing process which requires the use of a microprocessor and measures the number of digital clocks is required. In the fabrication and integration process of such a system, since the impedance conjugate matching process and the complex signal processing process of the entire system are included, the measurement structure is complicated, and it is difficult to achieve weight reduction and miniaturization.

본 발명에 대한 선행문헌으로는 "속도 감지 시스템(공개번호: 특1995-0003799)" 등이 있다.
The prior art for the present invention is "Speed sensing system (Publication No.: 1995-0003799) ".

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정전용량 전압 변환을 이용하여, 목표물의 속도를 측정하는 속도 측정 센서를 제공하는 것이다.
A problem to be solved by the present invention is to provide a speed measuring sensor for measuring a speed of a target by using capacitance voltage conversion.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부; 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부; 상기 수신한 신호와 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부; 및 상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부를 포함하고, 단일 평면의 유전체 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a signal processing apparatus including: a signal oscillation unit for generating a signal for measuring a velocity of a target; An antenna unit transmitting a signal generated by the signal oscillation unit and receiving a signal reflected from a target; A digital synthesizer for frequency synthesizing the received signal and the signal generated by the signal oscillator to generate a digital signal; And a capacitance voltage converting unit for converting the digital signal generated by the digital combining unit into a signal indicating the speed information by a voltage magnitude using a capacitance voltage conversion, and is formed on a single plane dielectric substrate A speed measuring sensor is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 안테나부는, 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하는 제 1 안테나; 및 상기 제 1 안테나에서 송신된 신호가 상기 움직이는 목표물에 따라 반사되는 신호를 수신하는 제 2 안테나를 포함하는 속도 측정 센서일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the antenna unit may include: a first antenna that transmits a signal generated by the signal oscillation unit; And a second antenna for receiving a signal transmitted from the first antenna, the signal being reflected according to the moving target.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 디지털 합성부는, 상기 신호 발진부에서 생성된 중심주파수 신호와 상기 안테나부가 수신한 변조주파수를 합성하여 디지털 신호로 출력할 수 있으며, 임계 속도 이상에 해당하는 신호만을 출력하는 저주파 차단 필터를 포함하는 속도 측정 센서일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the digital synthesizer may synthesize the center frequency signal generated by the signal oscillation unit and the modulation frequency received by the antenna unit, and output it as a digital signal, and only the signal corresponding to the critical speed or more Frequency cut-off filter for outputting the low-frequency cut-off filter.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 정전용량 전압 변환부는, 상기 디지털 합성부에서 생성된 신호의 시간축의 폭을 전압크기로 변환할 수 있고, 저항 및 커패시터 회로를 이용하여 상기 디지털 신호를 적분하여 전압 값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서일 수 있으며, 상기 정전용량 전압 변환부에서 변환된 신호를 숫자 형태로 표시하는 숫자표시부를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the capacitance voltage converting unit may convert the width of the time axis of the signal generated by the digital combining unit into a voltage magnitude, integrate the digital signal using a resistor and a capacitor circuit And outputting the voltage value as a voltage value. The voltage measurement unit may include a numeric display unit for displaying the signal converted by the capacitance voltage conversion unit in numerical form.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부; 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부; 상기 수신한 신호와 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부; 상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부; 상기 정전용량 전압 변환부에서 변환된 신호를 숫자 형태로 표시하는 숫자표시부; 및 상기 안테나부의 급전 선로의 양 측에 위치하는 접지면을 포함하고, 단일 평면의 유전체 기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a signal processing apparatus comprising: a signal oscillation section for generating a signal for measuring a velocity of a target; An antenna unit transmitting a signal generated by the signal oscillation unit and receiving a signal reflected from a target; A digital synthesizer for frequency synthesizing the received signal and the signal generated by the signal oscillator to generate a digital signal; A capacitance voltage converting unit for converting the digital signal generated by the digital combining unit into a signal indicating the speed information by a voltage magnitude using capacitance voltage conversion; A numeric display unit for displaying the signals converted by the capacitance voltage converting unit in numerical form; And a ground plane located on both sides of the feed line of the antenna unit, and is formed on a single plane dielectric substrate.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 안테나부의 급전 선로와 상기 신호 발진부 및 상기 신호 합성부가 코프래너 도파로(coplanar waveguide) 구조로 연결될 수 있으며, 상기 코프래너 도파로 구조는, 상기 안테나부의 급전선로 양측에 위치하는 접지면과의 거리를 조정하여 상기 안테나부의 급전 선로와 상기 신호 발진부 및 상기 신호 합성부를 임피던스 공액 정합시키는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서일 수 있다.
According to another embodiment of the present invention, the feeder line of the antenna unit, the signal oscillating unit, and the signal synthesizing unit may be connected in a coplanar waveguide structure, and the coplanar waveguide structure may be formed on both sides of the feed line of the antenna unit And the impedance matching between the feed line of the antenna unit and the signal oscillating unit and the signal combining unit is performed by adjusting the distance to the ground plane.

본 발명에 따르면, 전방위적으로 목표물을 감지하고 그 속도 정보를 얻을 수 있는 속도 측정 장치를 설계하고 제공할 수 있다. 또한, 소형화되고 휴대할 수 있어 이동성이 높으며 고정 장치에 고정시킴으로서 손쉽게 속도 측정 초고주파 센서 장치로 설치하고 적용할 수 있다. 나아가, 장애물이 있어도, 기후 변화가 있어도 근거리의 이동물체의 거리를 측정할 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, it is possible to design and provide a speed measuring device capable of sensing a target in all directions and obtaining speed information thereof. In addition, it can be easily installed and used as a speed measuring microwave sensor device by miniaturizing and portable, and having high mobility and fixing to a fixing device. Furthermore, even if there are obstacles, there is an advantage in that the distance of a moving object at a close distance can be measured even in the case of climate change.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 측정 센서를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도플러 효과의 원리를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서의 회로도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유전체 기판상에 구현된 속도 측정 센서를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서의 코프래너 도파로를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서의 신호 파형을 도시한 것이다.
도 7은 정전용량 전압 변환부를 통해 출력된 도 6의 신호 파형을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서를 구현하여 속도를 측정한 것을 도시한 것이다.1 shows a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates the principle of the Doppler effect according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a speed measuring sensor according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a velocity measurement sensor implemented on a dielectric substrate according to an embodiment of the present invention.
5 shows a coplanar waveguide of a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
6 shows signal waveforms of a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows the signal waveform of FIG. 6 outputted through the capacitance voltage converting unit.
FIG. 8 illustrates velocity measurement by implementing a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the concrete contents of the present invention, for the sake of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea is first given.

본 발명의 일 실시예에 따른 속도 측정 센서는 목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부, 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부, 상기 수신한 신호와 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부, 및 상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부를 포함하고, 단일 평면의 유전체 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.A velocity measuring sensor according to an embodiment of the present invention includes a signal oscillation unit for generating a signal for measuring a velocity of a target, an antenna unit for transmitting a signal generated by the signal oscillation unit and receiving a signal reflected from a target, A digital synthesizer for synthesizing a signal and a signal generated by the signal oscillation unit to generate a digital signal; and a digital synthesizer for converting the digital signal generated by the digital synthesizer into a signal representing the speed information by a voltage magnitude And a capacitive-to-volts conversion unit for converting the capacitance-voltage conversion unit, and is formed on a single-plane dielectric substrate.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 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.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: It is possible to quote the above. In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 측정 센서를 도시한 것이다.1 shows a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 속도 측정 센서(100)는 신호 발진부(110), 안테나부(120), 디지털 합성부(130), 및 전압 변환부(140)로 구성된다. 숫자표시부(150)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 측정 센서(100)는 단일 평면의 유전체 기판상에 형성된다. 유전체 기판에 신호 발진부(110), 안테나부(120), 디지털 합성부(130), 및 정전용량 전압 변환부(140)를 구현하여 형성되는바, 크기가 소형이고, 안테나부(120)의 급전 선로와 신호 발진부(110) 및 디지털 합성부(130)와의 연결 선로를 최소화함으로써 별도의 전력 증폭기, 저잡음 증폭기, 또는 주파수 대역통과 필터가 필요하지 않다.The speed measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention includes a signal oscillating unit 110, an antenna unit 120, a digital synthesizing unit 130, and a voltage converting unit 140. And may further include a numeric display unit 150. A velocity measurement sensor 100 according to an embodiment of the present invention is formed on a single plane dielectric substrate. The antenna unit 120, the digital combining unit 130 and the capacitance voltage converting unit 140 are implemented in the dielectric substrate and the antenna unit 120 is miniaturized and the power supply A separate power amplifier, a low noise amplifier, or a frequency band pass filter is not required by minimizing the connection line between the line, the signal oscillation unit 110 and the digital synthesis unit 130.

즉, 소형화된 크기로 저가의 생활용품 시장에 접근하기 용이한 간단한 구조로 목표물의 속도 정보를 감지할 수 있으며, 신호 발진기(110), 안테나부(120), 디지털 합성부(130), 및 정전용량 전압 변환부(140)의 모든 부분이 약 50 mm x 120mm x 6 mm 정도의 크기로 한 개의 단위로 구성될 수 있는 장점이 있다. 숫자표시부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.That is, the velocity information of the target can be detected with a simple structure that is easy to approach the low-priced commodity market with a miniaturized size, and the signal oscillator 110, the antenna unit 120, the digital synthesizer 130, All the parts of the capacity-voltage conversion unit 140 can be constituted by one unit with a size of about 50 mm x 120 mm x 6 mm. And a numeric display unit 150. [

2.1 GHz의 초고주파 대역 신호를 사용할 수 있으며, 특히 기존의 속도 측정 센서 구조에서 사용되던, 복잡하고 특별한 제작 기술과 장비가 요구되는, 레이저 빔이나 초음파 발생기를 사용하는 것과는 다르게, 2 GHz 대역의 초고주파 신호발진기(110)를 사용함으로써 건물 뒷 벽이나, 건물 칸막이, 안개나 비 등의 기후 변화와 같은 전파 장애물이 있어도, 이동하는 차량 등의 물체, 물류시스템의 이동물체, RFID 태그가 부착된 물체, 아침 조깅하는 사람 등에 대한 속도 정보를 용이하게 얻을 수 있는 장점이 있다. 나아가, 각 부분별 장치인 안테나부 등 부분품들이 각각 따로 분리되고 조립되어 구현되었던 방식과는 대치되게, 일체형으로 소형의 모듈로 구성될 수 있다.Unlike the case of using a laser beam or an ultrasonic generator which requires a complex and special manufacturing technique and equipment, which is used in a conventional velocity measurement sensor structure, a very high frequency signal of 2 GHz can be used, By using the oscillator 110, even if there are radio wave obstacles such as a building rear wall, a building partition, and a climate change such as fog or rain, a moving object such as a moving object, a moving object of the distribution system, Speed information on a person who is jogging can be easily obtained. Furthermore, the antenna unit and the antenna unit may be integrally formed as a small module so as to be opposed to the method in which the components such as the antenna unit are separated and assembled separately.

신호 발진부(110)는 목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성한다.The signal oscillation unit 110 generates a signal for measuring the velocity of the target.

보다 구체적으로, 신호 발진부(110)는 목표물의 속도를 감지하기 위한 기준이 되는 신호를 생성한다. 신호 발진부(110)가 생성하는 신호는 초고주파 신호일 수 있으며, 신호 발진부(110)는 동작 주파수 범위에 따른 초고주파 신호를 발진시키는 능동소자로 이루어질 수 있다. 신호 발진부(110)는 전압제어발진기(VCO)를 이용할 수 있으며, 상기 능동소자로 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT, High Electron Mobility Transistor)를 이용할 수 있다.More specifically, the signal oscillation unit 110 generates a signal serving as a reference for sensing the velocity of the target. A signal generated by the signal oscillation unit 110 may be a very high frequency signal and the signal oscillation unit 110 may be an active device that oscillates a very high frequency signal according to an operating frequency range. The signal oscillation unit 110 may use a voltage controlled oscillator (VCO), and a high electron mobility transistor (HEMT) may be used as the active element.

안테나부(120)는 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신한다.The antenna unit 120 transmits the signal generated by the signal oscillation unit 110 and receives the signal reflected from the target.

보다 구체적으로, 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 목표물을 향해 송신하고, 상기 송신된 신호가 상기 목표물에 반사되면, 상기 반사된 신호를 수신한다. More specifically, the signal generating unit 110 transmits a signal generated by the signal generating unit 110 to a target, and when the transmitted signal is reflected on the target, the reflected signal is received.

안테나부(120)는 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 송신하는 제 1 안테나 및 상기 제 1 안테나에서 송신된 신호가 상기 목표물의 움직임에 따라 반사되는 신호를 수신하는 제 2 안테나로 구성될 수 있으며, 전방위 방사 및 전방위 신호 수신이 가능한 전방위 평면형 모노폴 안테나일 수 있다. 중심주파수(fs)를 갖는 송신된 신호는 상기 제 1 안테나를 통해 목표물을 향해 송신되고, 상기 송신된 신호는 상기 목표물에 반사됨으로서 변조주파수(fr)을 갖는 신호로 변조되고, 상기 변조된 신호를 상기 제 2 안테나가 수신한다. 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는 전방위 평면형 모노폴 안테나로 유전체 기판에 형성될 수 있다.The antenna unit 120 may include a first antenna for transmitting a signal generated by the signal oscillation unit 110 and a second antenna for receiving a signal transmitted from the first antenna in response to movement of the target And may be a omnidirectional planar monopole antenna capable of receiving omni-directional radiation and omnidirectional signals. A transmitted signal having a center frequency f s is transmitted toward the target via the first antenna and the transmitted signal is modulated into a signal having a modulation frequency f r by being reflected on the target, Signal is received by the second antenna. The first antenna and the second antenna may be formed on a dielectric substrate with a planar monopole antenna.

안테나부(120)의 급전 선로의 양 측에는 접지면을 더 포함하고, 안테나부(120)의 급전 선로와 신호 발진부(110) 및 디지털 합성부(130)는 코프래너 도파로(coplanar waveguide) 구조로 연결된다. The feed line of the antenna unit 120 and the signal oscillating unit 110 and the digital synthesizer 130 are connected to each other through a coplanar waveguide structure, do.

보다 구체적으로, 상기 코프래너 도파로 구조는 안테나부(120)의 급전선로 양측에 위치하는 접지면과의 거리를 조정하여 안테나부(120)의 급전 선로와 신호 발진부(110) 및 디지털 합성부(130)를 임피던스 공액 정합시킨다. 상기 코프래너 도파로를 이용하여 안테나부(120)의 급전 선로와 신호 발진부(110) 및 디지털 합성부(130)를 임피던스 공액 정합시킴으로써, 별도의 입력 정합 회로없이 임피던스를 정합시킬 수 있다. 또한, 하나의 유전체 기판상에 코프래너 도파로로 연결되는바, 별도의 증폭기를 필요로 하지 않는다.More specifically, the coplanar waveguide structure adjusts the distance between the coplanar waveguide structure and the ground plane located on both sides of the feed line of the antenna unit 120, ) Is subjected to impedance-conjugate matching. The impedance can be matched without a separate input matching circuit by performing the impedance conjugate matching between the feed line of the antenna unit 120 and the signal oscillating unit 110 and the digital combining unit 130 using the coplanar waveguide. Further, since the coplanar waveguide is connected to one dielectric substrate, no additional amplifier is required.

상기 코프래너 도파로 구조는 안테나부(120)의 급전선로와 상기 급전선로 양측에 위치하는 접지면과의 거리를 조정하여 임피던스 공액 정합을 수행하며, 상기 임피던스 공액 정합에 의해 50옴의 저항을 가질 수 있다. The coplanar waveguide structure performs impedance conjugate matching by adjusting the distance between the feeder line of the antenna unit 120 and the ground plane located on both sides of the feeder line, and the coplanar waveguide structure has a resistance of 50 ohms have.

디지털 합성부(130)는 상기 수신한 신호와 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성한다.The digital synthesizer 130 generates a digital signal by frequency synthesizing the received signal with the signal generated by the signal oscillator 110.

보다 구체적으로, 디지털 합성부(130)는 도플러 효과에 따른 이동물체의 정보를 판단할 수 있는 형태의 신호를 생성하기 위하여, 안테나부(120)가 수신한 신호와 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 주파수 합성한다. 상기 합성된 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 디지털 신호를 생성한다. 안테나부(120)가 수신한 신호 및 신호 발진부(110)에서 생성된 신호와의 관계를 이용하여 목표물의 속도 등 정보를 판단할 수 있다.In order to generate a signal that can determine the information of the moving object according to the Doppler effect, the digital synthesizer 130 receives the signal received by the antenna unit 120 and the signal received from the signal oscillator 110 The signal is frequency synthesized. And converts the synthesized signal into a digital signal, thereby generating a digital signal. The velocity information of the target can be determined using the relationship between the signal received by the antenna unit 120 and the signal generated by the signal oscillation unit 110. [

디지털 합성부(130)는 신호 발진부(110)에서 생성된 중심주파수 신호와 상기 안테나부가 수신한 변조주파수를 합성할 수 있다. 상기 합성된 신호는 수십 Hz를 갖는 기저 대역의 신호일 수 있으며, 중심주파수 신호 및 변조주파수 정보를 포함할 수 있다.The digital synthesis unit 130 may synthesize the center frequency signal generated by the signal oscillation unit 110 and the modulation frequency received by the antenna unit. The synthesized signal may be a baseband signal having several tens of Hz and may include a center frequency signal and modulation frequency information.

움직이는 목표물에 의해 반사되는 변조된 신호는 상기 목표물의 정보를 도플러 효과에 의해 변조된 주파수 크기의 변화로 나타낸다. 도플러 효과에 의해 변조된 주파수의 크기는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The modulated signal reflected by the moving target represents the information of the target with a change in the frequency magnitude modulated by the Doppler effect. The magnitude of the frequency modulated by the Doppler effect can be expressed as: < EMI ID = 1.0 >

Figure 112013019650436-pat00001
Figure 112013019650436-pat00001

여기서, fr은 수신 주파수, fs은 송신 주파수, v는 이동물체의 속도, c는 빛의 속도이다. Where f r is the receive frequency, f s is the transmit frequency, v is the speed of the moving object, and c is the speed of light.

초고주파 fs 신호를 송신한 후, 속도 v를 갖는 목표물에 의해 신호가 변조되어 반사된 반사파로부터 fr 신호를 감지함으로써, 도플러 효과에 의해 초고주파 반사체인 움직이는 목표물이 송신 안테나인 제 1 안테나로부터 가까워지거나 멀어지면 그 속도에 비례하여 반사파의 주파수가 변한다는 원리를 이용하여 변조된 주파수를 감지한다.After transmitting the very high frequency f s signal, the signal is modulated by the target having the velocity v, and by sensing the f r signal from the reflected reflected wave, the moving target, which is a very high frequency reflector due to the Doppler effect, And the frequency of the reflected wave is changed in proportion to the speed of the signal.

디지털 합성부(130)는 신호 발진부(110)에서 생성된 중심주파수(fs) 신호와 상기 안테나부가 수신한 변조주파수(fr)를 다음 수학식 2와 같이 합성하여 하향 변환된 fo 신호를 생성할 수 있다.Digital combining section 130 is the f o signals are synthesized as a center frequency (f s) signal and the antenna portion receiving the modulation frequency (f r) generated by the signal oscillation unit 110 and the following equation (2) down-conversion Can be generated.

Figure 112013019650436-pat00002
Figure 112013019650436-pat00002

Figure 112013019650436-pat00003
Figure 112013019650436-pat00003

여기서, 하향 변환된 fo는 fs - fr, 또는 fr - fs에 해당하는 주파수이다. Here, the down-converted f o is a frequency corresponding to f s - f r , or f r - f s .

상기 디지털 신호는 상기 목표물의 이동속도에 비례하는 시간축 방향으로의 펄스폭을 지니는 신호일 수 있다. 디지털 합성부(130)는 상기 주파수 합성되어 하향 변환된 fo신호를 디지털 펄스 형태로 변환하여 출력할 수 있다. 디지털 펄스의 펄스폭은 다음 수학식 3과 같이, 목표물의 이동속도에 비례하는 시간축 폭 τ로 나타낼 수 있다. The digital signal may be a signal having a pulse width in the direction of the time axis proportional to the moving speed of the target. The digital synthesizer 130 may convert the frequency-synthesized down-converted f o signal into a digital pulse form and output it. The pulse width of the digital pulse can be expressed by a time axis width? That is proportional to the moving speed of the target, as shown in the following Equation 3.?

Figure 112013019650436-pat00004
Figure 112013019650436-pat00004

여기서, τ 는 디지털 합성부(130)에 생성되는 신호인, 출력 펄스 신호의 시간축 폭이다. 또한 목표물 속도 v는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. 이동속도 v는 시간폭 τ 와 반비례하여 수학식 4와 같이 산출될 수 있다.Here, τ is the time axis width of the output pulse signal, which is a signal generated in the digital synthesis section 130. The target velocity v can be expressed by Equation (4). The moving speed v can be calculated as in Equation 4 in inverse proportion to the time width?.

Figure 112013019650436-pat00005
Figure 112013019650436-pat00005

목표물 속도 v와 펄스폭 τ는 반비례 관계에 있는바, 목표물 속도 v가 느린 값을 갖으면 펄스폭은 넓게 나타나고, 상기 목표물 속도가 빠르면 상기 펄스폭은 좁게 나타난다.Since the target velocity v and the pulse width? Are in inverse proportion to each other, if the target velocity v has a slow value, the pulse width is wide, and if the target velocity is high, the pulse width is narrow.

보다 구체적으로, 디지털 합성부(130)는 디지털 형태의 펄스를 생성하는데, 생성되는 디지털 신호의 신호 진폭은 연산 증폭기 (OP-Amp)의 바이어스 전압(bias voltage)으로 나타나며 그 크기는 바이어스 전압 크기인 A로 나타나고, 신호 펄스 폭은 시간 축 간격 τ을 펄스폭으로 나타날 수 있다. 바꾸어 말하면, 디지털 합성부(130)는 목표물의 이동속도에 의해 변조되어 전송된 초고주파 신호를 수학식 3과 같이 이동속도와 반비례하는 시간폭을 지닌 디지털 신호 형태로 변환되어 출력될 수 있다.  More specifically, the digital synthesizer 130 generates a digital pulse, and the signal amplitude of the digital signal generated is represented by a bias voltage of the operational amplifier OP-Amp, A, and the signal pulse width can be represented by the pulse width of the time axis interval τ. In other words, the digital synthesizer 130 may convert a very high frequency signal modulated by the moving speed of the target into a digital signal having a time width inversely proportional to the moving speed, as shown in Equation (3).

또한, 디지털 합성부(130)는 임계 속도 이상에 해당하는 신호만을 출력하는 저주파 차단 필터를 포함할 수 있다. 아주 느리게 움직이는 목표물이나 아주 빠르게 이동하는 목표물에 대한 속도 측정은 RC 회로소자에 의해서 차단할 수 있다. 예를 들면 곤충이나 고양이 등의 경우 느끼지 못할 정도의 속도로 움직일 때 나타나는 파형은 기저 대역 차단 회로에 의해서 감지된 신호의 주파수가 차단하여, 의도하지 않은 목표물의 속도 측정을 방지하는 효과가 있다.In addition, the digital synthesizer 130 may include a low-frequency cut-off filter that outputs only a signal corresponding to a critical speed or more. Speed measurements for very slow moving targets or very fast moving targets can be blocked by RC circuit elements. For example, a waveform that appears when moving at a speed that can not be felt by an insect or a cat may interfere with the frequency of the signal detected by the baseband interrupting circuit, thereby preventing the speed measurement of the unintended target.

정전용량 전압 변환부(140)는 디지털 합성부(130)에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환한다.The capacitance voltage converting unit 140 converts the digital signal generated by the digital combining unit 130 into a signal representing the speed information by the voltage magnitude using the capacitance voltage conversion.

보다 구체적으로, 정전용량 전압 변환부(140)는 디지털 합성부(130)에서 생성된 디지털 신호의 시간축의 폭을 전압크기로 변환한다. 상기 디지털 신호의 시간축 폭을 숫자 표시부에 나타내기 위하여 정전용량 전압변환을 이용할 수 있다. 상기 정전용량 전압 변환방법으로 저항 및 커패시터 회로를 이용하여 상기 디지털 신호를 적분하여 전압 값으로 출력할 수 있다. 정전용량 전압 변환 방법에서는 수학식 5와 같이 저항(R)-캐패시터(C) RC 회로를 이용하여 디지털 신호에 대해 적분을 취하면 x-축인 시간축과 y-축인 전압 진푹축의 곱을 출력 값으로 얻어낼 수 있다. More specifically, the capacitance voltage converting unit 140 converts the width of the time axis of the digital signal generated by the digital combining unit 130 into a voltage magnitude. Capacitive voltage conversion may be used to represent the time-base width of the digital signal on a numeric display. The capacitance voltage conversion method can integrate the digital signal by using a resistor and a capacitor circuit and output it as a voltage value. In the capacitive voltage conversion method, when integrating the digital signal using the resistor (R) -capacitor (C) RC circuit as shown in Equation (5), the product of the x- axis timebase and the y- .

Figure 112013019650436-pat00006
Figure 112013019650436-pat00006

여기서, τ 는 디지털 합성부(130)의 출력 신호 시간축 폭, A는 연산 증폭기 (OP-Amp)의 바이어스 전압(bias voltage) 크기, R3 은 연산 증폭기 (OP-Amp)에 연결된 저항값이고, C3 는 연산 증폭기 (OP-Amp)의 궤환회로에 연결된 정전용량 값이다. 정전용량 전압 변환부(140)는 목표물의 이동속도 v와 반비례하는 디지털 신호 진폭을 출력 신호로 하여 목표물에서 반사된 신호로부터 산출된 속도 정보를 출력 전압 값으로 제공한다. A is the amplitude of the bias voltage of the operational amplifier OP-Amp, R3 is the resistance connected to the operational amplifier OP-Amp, C3 is the amplitude of the output signal of the digital synthesizer 130, Is a capacitance value connected to the feedback circuit of the operational amplifier OP-Amp. The capacitive-to-voltage conversion unit 140 uses the digital signal amplitude in inverse proportion to the moving speed v of the target as the output signal, and provides the speed information calculated from the signal reflected from the target as the output voltage value.

본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서를 이용하여 검출되는 속도정보는 회로의 주파수 대역 통과 영역에 많은 영향을 받을 수 있다. 디지털 합성부(130)와 정전용량 전압 변환부(140)에서 사용되는 저항-캐패시터 값은 속도 정보와 관련없는 기저대역의 잡음과 고주파대역의 잡음을 차단하는데 사용될 수 있다. 결합 콘덴서를 상비하여 기저대역의 잡음을 차단할 수 있다. C1, C3은 결합 콘덴서로서, C3는 고주파 대역의 잡음을 차단하기 위해 삽입할 수 있다. 이 회로의 기저대역 차단 주파수 fL 및 고주파 대역의 차단주파수 fH 는 수학식 6과 같이 주어진다.The speed information detected using the speed measuring sensor according to the embodiment of the present invention may be greatly affected by the frequency band pass region of the circuit. The resistor-capacitor value used in the digital synthesizer 130 and the capacitance-voltage converter 140 may be used to block noise in the baseband and high-frequency bands not related to the speed information. The coupling capacitors can be superimposed to block the noise of the baseband. C1 and C3 are coupling capacitors, and C3 can be inserted to block noise in the high frequency band. The baseband cut-off frequency f L and the cutoff frequency f H of the high-frequency band of this circuit are given by Equation (6).

Figure 112013019650436-pat00007
Figure 112013019650436-pat00007

숫자표시부(150)는 정전용량 전압 변환부(140)에서 변환된 신호를 숫자 형태로 표시한다.The numeric display unit 150 displays the converted signal from the electrostatic capacitance voltage converting unit 140 in numerical form.

보다 구체적으로, 숫자표시부(150)는 정전용량 전압 변환부에 의해 산출될 수 있는 목표물의 속도정보를 사용자가 볼 수 있도록 숫자로 표시한다. 숫자표시부(150)로 8-비트 숫자표시기 등을 이용할 수 있다.More specifically, the numerical display unit 150 displays the target speed information, which can be calculated by the capacitance voltage converting unit, as a numerical value so that the user can view it. An eight-bit numeric display or the like can be used for the numeric display unit 150.

또한, 신호 발진부(110), 디지털 합성부(130), 또는 숫자표시부(140)에 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 전원공급부는 상기 유전체 기판상에 형성될 수 있다.The digital signal processor 110 may further include a power supply unit for supplying power to the signal generator 110, the digital synthesizer 130, or the numeric display unit 140. The power supply unit may be formed on the dielectric substrate.

상기와 같이, 각 구성들이 하나의 유전체 기판 상면에 형성되어 소형화된 속도 측정 센서를 구현할 수 있으며, 코프래너 도파로를 이용하여 신호의 입출력을 연결함으로써, 별도의 임피던스 공액 정합회로가 불필요하며, 별도의 초고주파 필터 회로 또한, 불필요하다.
As described above, the respective components are formed on the upper surface of one dielectric substrate to realize a miniaturized speed measuring sensor. By connecting the input and output of the signals using the coplanar waveguide, a separate impedance conjugate matching circuit is unnecessary, A very high frequency filter circuit is also unnecessary.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도플러 효과의 원리를 도시한 것이다.2 illustrates the principle of the Doppler effect according to an embodiment of the present invention.

송신 안테나 및 수신 안테나가 하나의 유전체 기판의 동일 평면상에 형성된 속도 측정 센서는 목표물의 이동을 감지하기 위한 신호를 송신 안테나를 통해 이동물체를 향해 송신하고, 상기 송신된 신호가 목표물에 반사되어 변조된 신호를 수신 안테나가 수신한다. 도플러 효과에 따른 상기 수신한 변조신호와 송신신호와 관계를 이용하여 목표물의 속도를 감지할 수 있다.
A velocity measuring sensor in which a transmitting antenna and a receiving antenna are formed on the same plane of one dielectric substrate transmits a signal for detecting movement of a target to a moving object through a transmitting antenna, The received signal is received by the receiving antenna. The speed of the target can be detected by using the relationship between the received modulation signal and the transmission signal according to the Doppler effect.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서의 회로도를 도시한 것이다.3 is a circuit diagram of a speed measuring sensor according to an embodiment of the present invention.

동일 목표물에서 반사된 신호를 수신할 때 디지털 합성부(130)에서는 속도정보와 관련된 디지털 파형이 출력되고, 정전용량 전압 변환부(140)에서는 속도정보가 전압크기로 나타나며, 숫자표시부(150)에서는 목표물의 속도 정보가 숫자로 표시되는 과정을 회로도로 도시한 것이다.When receiving the reflected signal from the same target, the digital synthesizer 130 outputs a digital waveform related to the velocity information, the velocity information is represented by the voltage magnitude in the capacitance voltage converter 140, And the speed information of the target is displayed in numbers.

본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서는 목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부(110), 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부(120), 상기 수신한 신호와 신호 발진부(110)에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부(130), 및 디지털 합성부(130)에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부(140)를 포함하고, 숫자표시부(150)를 더 포함할 수 있다.
The velocity measuring sensor according to the embodiment of the present invention includes a signal oscillating unit 110 for generating a signal for measuring a velocity of a target, an antenna for transmitting a signal generated by the signal generating unit 110, A digital synthesizer 130 for frequency synthesizing the received signal with the signal generated by the signal oscillator 110 to generate a digital signal and a digital synthesizer 130 for converting the digital signal generated by the digital synthesizer 130 into a capacitance And a capacitance voltage conversion unit 140 for converting the speed information into a signal indicating a voltage level using a voltage conversion. The display unit 150 may further include a numeric display unit 150.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유전체 기판상에 구현된 속도 측정 센서를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서의 코프래너 도파로를 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates a velocity measurement sensor implemented on a dielectric substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 illustrates a coplanar waveguide of a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention.

유전체 기판상에 구현된 속도 측정 센서는 제 1 표면을 갖는 유전체 기판(200), 상기 유전체 기판(200)의 제 1 표면 상단 부분에 2 개의 소형 평면 안테나(210, 220)를 설치하여 그 중 한 개의 안테나는 중심주파수 (fs) 신호를 발신하는 제 1 안테나(210), 두 개 중 다른 한 개의 안테나(220)는 중심주파수가 움직이는 물체로부터 변조되어 반사되는 신호를 수신할 때 변조주파수 (fr)를 전용으로 수신하는 제 2 안테나(220), 상기 각 안테나의 급전 선로의 양 측에 각각 설치하여 안정된 초고주파 신호를 발신 또는 수신되게 하는 제 1 접지면(211), 제 2 접지면(212), 제 3 접지면(221) 및 제 4 접지면(222), 상기 유전체 기판의 안테나 신호선과 접지면을 양립시켜 전기적으로 연결시켜주는 코플래너 도파관 배선 회로(213, 223), 상기 유전체 기판(200)의 제 1 표면의 하단부에 형성되어 초고주파 신호를 발진시켜 상기 안테나(210)로 중심 주파수(fs)를 제공하는 신호 발진부(230), 상기 유전체 기판(200)의 제 1 표면에 하단부에 형성되어 발진된 초고주파 신호를 분리시켜 상기 제 2 안테나(220)로 수신되는 변조 주파수(fr)와 합성되어 제 3 신호를 제공하되, 디지털 신호로 방출하는 디지털 합성부(240), 디지털 합성부(240)에서 생성된 정전 용량전압 변환 신호를 숫자 표시기에 나타내는 숫자표시부(360)를 포함할 수 있다.The speed measuring sensor implemented on the dielectric substrate includes a dielectric substrate 200 having a first surface and two small planar antennas 210 and 220 disposed on an upper portion of the first surface of the dielectric substrate 200, The first antenna 210 for transmitting the center frequency f s and the second antenna 220 for modulating the center frequency f s are used to receive the modulated frequency f a second antenna 220, a first ground plane 211 respectively provided on both sides of the feed line of the respective antennas to be placed or received a stable high frequency signal, a second ground plane (212 for receiving a r) with only A third ground plane 221 and a fourth ground plane 222, coplanar waveguide wiring circuits 213 and 223 for electrically connecting both the antenna signal line and the ground plane of the dielectric substrate to each other, 200 formed on the lower surface of the first surface A signal oscillation unit 230 for oscillating a very high frequency signal to provide a center frequency f s to the antenna 210, a high frequency signal generating unit 230 for generating a high frequency signal by dividing the ultra high frequency signal generated at the lower surface of the first surface of the dielectric substrate 200, A digital synthesizer 240 that is synthesized with the modulation frequency f r received by the second antenna 220 to provide a third signal and emits the digital signal as a digital signal, And a numeric display unit 360 for displaying a signal on a numeric display.

초고주파 디지털 합성부(240)는 상기 유전체 기판(200)의 제 1 표면의 하단부에 형성되어 발진된 초고주파 신호와 상기 제 2 안테나(220)로 수신되는 신호와 합성되어 변조된 수십 Hz 주파수를 지닌 디지털 신호인 제 3 신호를 생성할 수 있다.The super high frequency digital synthesizer 240 synthesizes a very high frequency signal generated at the lower end of the first surface of the dielectric substrate 200 and a signal received by the second antenna 220, A third signal that is a signal can be generated.

상기 제 1 안테나부(210)와 상기 제 2 안테나부(220)의 입력 단자는 제 1 안테나(210)와 제 2 안테나(220)의 출력 임피던스와 코프래너 도파로(coplanar waveguide) 구조에 의해 신호 발진부(230)와 디지털 합성부(240)와의 임피던스 공액 정합이 이루어지도록 조건에 따라 결정되며, 디지털 합성부(240)의 출력 신호는 수십 Hz로 이루어지며, 신호 진폭은 연산 증폭기 (OP-Amp)의 바이어스 전압(bias voltage) 크기에 의해서만 제공되며, 디지털펄스 시간폭은 속도정보를 포함하는 것을 특징으로 제공할 수 있다.The input terminal of the first antenna unit 210 and the input terminal of the second antenna unit 220 are connected to each other by the output impedance of the first antenna 210 and the second antenna 220 and a coplanar waveguide structure, The output signal of the digital synthesizer 240 is made up to several tens of Hz and the signal amplitude is determined according to the condition of the operational amplifier OP-Amp Is provided only by the bias voltage magnitude, and the digital pulse time width includes the velocity information.

상기 정전용량 전압 변환부(250)에서는 정전용량 전압변환 과정을 통해 속도정보를 출력 신호의 진폭으로 변환하여 목표물의 속도 정보를 공급하는 특징을 갖는다.The capacitance voltage converting unit 250 converts the speed information into the amplitude of the output signal through the electrostatic capacity voltage conversion process and supplies the speed information of the target.

상기 숫자표시부(360)는 정전용량 전압 변환부(250)에서 출력된 신호를 숫자로 제공하는 표시부의 특징을 갖는다.The numeric display unit 360 has a feature of a display unit that provides the signals output from the capacitance voltage converting unit 250 as numbers.

상기 전술한 특징을 갖는 속도 측정 초고주파 센서(100)는 단일 평면인 유전체 기판(200)위에 형성시킬 수 있다.
The velocity measuring microwave sensor 100 having the above-described characteristics can be formed on a dielectric substrate 200 having a single plane.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서의 신호 파형을 도시한 것이고, 도 7은 정전용량 전압 변환부를 통해 출력된 도 6의 신호 파형을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates a signal waveform of a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 illustrates a signal waveform of FIG. 6 output through a capacitance voltage conversion unit.

도 6과 같이, 목표물의 속도에 따라 펄스폭이 달라지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6의 각 펄스(300)는 정전용량 전압 변환부를 거치면, 310과 같은 형태의 신호로 출력됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, it can be seen that the pulse width varies with the speed of the target. In addition, it can be seen that each pulse 300 of FIG. 6 is output as a signal of the same type as that of 310 when the electrostatic capacity voltage conversion unit is passed.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서를 구현하여 속도를 측정한 것을 도시한 것이다. 숫자표시부는 유전체 기판상에 구현하거나, 별도로 구현할 수 있다.
FIG. 8 illustrates velocity measurement by implementing a velocity measurement sensor according to an embodiment of the present invention. The numeric display may be implemented on a dielectric substrate or separately.

본 발명의 실시예에 따른 속도 측정 센서는 전방위로 목표물의 속도를 비접촉식으로 측정할 수 있으며, 특정 지지대에 고정 설치하여 이동하는 목표물의 속도를 측정하거나 특정 지지대 자체가 이동할 때 이동하는 지지대의 이동속도를 측정할 수 있다. 예를 들면 속도센서를 사람 가슴에 부착하여 뛰거나 걸으면 그 이동속도를 측정할 수 있으며, 자전거나 자동차나 고속 열차에 부착하면, 그 목표물의 이동속도를 손쉽게 측정할 수 있으며, 공정과정에 있는 물류시스템의 이동 속도를 측정할 경우에나, 제철 제련소에서 고온물체의 공정에서 고온물체의 이동속도를 측정할 수 있다. 상기 속도 측정 센서를 이용하여 속도 측정 장치에 사용될 수 있다. 상기 속도 측정 장치로써, 접촉식 헬스 운동용 속도기, 차량 속도 측정기, 자전거 속도 측정기, 철도 열차 속도 측정기, 특정 공장의 공정 과정에서 실시되는 고온 물체 속도 측정기, 자동물류 시스템에서의 물류 속도 측정 장치, 우편물 분류기에서 수화물 이동속도 측정기에 사용될 수 있다.
The speed measuring sensor according to the embodiment of the present invention can measure the speed of the target in all directions in a non-contact manner. The speed measuring sensor measures the speed of the moving target fixedly installed on a specific support, Can be measured. For example, if the speed sensor is attached to a person's chest, it can be measured by moving or jumping. When attached to a bicycle, a car or a high-speed train, the moving speed of the target can be easily measured. Whether measuring the moving speed of a logistics system or the moving speed of a hot object in a process of a hot object at a steel smelter. And can be used in a speed measuring apparatus using the speed measuring sensor. As the speed measuring device, there are a speed meter for contact type health movement, a vehicle speed meter, a bicycle speed meter, a railroad train speed meter, a high temperature object speed meter which is carried out in the process of a specific factory, It can be used for the luggage movement speed meter in the mail classifier.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

100: 속도 측정 센서
110: 신호 발진부
120: 안테나부
130: 디지털 합성부
140: 정전용량 전압전환부
150: 숫자표시부100: Speed sensor
110:
120:
130:
140: Capacitive voltage switching section
150:

Claims (14)

목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부;
상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부;
상기 수신한 신호와 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부; 및
상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부를 포함하고,
단일 평면의 유전체 기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
A signal oscillation unit for generating a signal for measuring a velocity of the target;
An antenna unit transmitting a signal generated by the signal oscillation unit and receiving a signal reflected from a target;
A digital synthesizer for frequency synthesizing the received signal and the signal generated by the signal oscillator to generate a digital signal; And
And a capacitance voltage converting unit for converting the digital signal generated by the digital combining unit into a signal representing the velocity information by a voltage magnitude using capacitance voltage conversion,
Wherein the dielectric layer is formed on a single plane dielectric substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나부는,
상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하는 제 1 안테나; 및
상기 제 1 안테나에서 송신된 신호가 움직이는 상기 목표물에 따라 반사되는 신호를 수신하는 제 2 안테나를 포함하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
The antenna unit includes:
A first antenna for transmitting a signal generated by the signal oscillation unit; And
And a second antenna for receiving a signal reflected in accordance with the target on which the signal transmitted from the first antenna is moving.
제 1 항에 있어서,
상기 디지털 합성부는,
상기 신호 발진부에서 생성된 중심주파수 신호와 상기 안테나부가 수신한 변조주파수를 합성하여 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
The digital synthesizer includes:
Wherein the center frequency signal generated by the signal oscillation unit and the modulation frequency received by the antenna unit are combined and converted into a digital signal.
제 1 항에 있어서,
상기 디지털 신호는,
상기 목표물의 이동속도에 비례하는 시간축 방향으로의 펄스폭을 지닌 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the digital signal comprises:
And a pulse width in a time axis direction proportional to a moving speed of the target.
제 1 항에 있어서,
상기 디지털 합성부는,
임계 속도 이상에 해당하는 신호만을 출력하는 저주파 차단 필터를 포함하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
The digital synthesizer includes:
And a low-frequency cut-off filter for outputting only signals corresponding to the critical speed or more.
제 1 항에 있어서,
상기 정전용량 전압 변환부는,
상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호의 시간축의 폭을 전압크기로 변환하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the capacitance voltage conversion unit comprises:
And converts the width of the time axis of the digital signal generated by the digital synthesizer into a voltage magnitude.
제 6 항에 있어서,
상기 정전용량 전압 변환부는,
저항 및 커패시터 회로를 이용하여 상기 디지털 신호를 적분하여 전압 값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 6,
Wherein the capacitance voltage conversion unit comprises:
And integrating the digital signal using a resistor and a capacitor circuit, and outputting the digital signal as a voltage value.
제 1 항에 있어서,
상기 정전용량 전압 변환부에서 변환된 신호를 숫자 형태로 표시하는 숫자표시부를 더 포함하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
And a numeric display unit for displaying the signals converted by the capacitance voltage conversion unit in numerical form.
제 1 항에 있어서,
전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
And a power supply for supplying power.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 발진부가 생성하는 신호는 2.1 GHz 주파수 근방의 초고주파 신호인 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the signal generated by the signal oscillation unit is a very high frequency signal in the vicinity of the 2.1 GHz frequency.
목표물의 속도를 측정하기 위한 신호를 생성하는 신호 발진부;
상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 송신하고, 목표물로부터 반사된 신호를 수신하는 안테나부;
상기 수신한 신호와 상기 신호 발진부에서 생성된 신호를 주파수 합성하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 합성부;
상기 디지털 합성부에서 생성된 디지털 신호를 정전용량 전압 변환을 이용하여 속도정보를 전압 크기로 나타내는 신호로 변환하는 정전용량 전압 변환부;
상기 정전용량 전압 변환부에서 변환된 신호를 숫자 형태로 표시하는 숫자표시부; 및
상기 안테나부의 급전 선로의 양 측에 위치하는 접지면을 포함하고,
단일 평면의 유전체 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
A signal oscillation unit for generating a signal for measuring a velocity of the target;
An antenna unit transmitting a signal generated by the signal oscillation unit and receiving a signal reflected from a target;
A digital synthesizer for frequency synthesizing the received signal and the signal generated by the signal oscillator to generate a digital signal;
A capacitance voltage converting unit for converting the digital signal generated by the digital combining unit into a signal indicating the speed information by a voltage magnitude using capacitance voltage conversion;
A numeric display unit for displaying the signals converted by the capacitance voltage converting unit in numerical form; And
And a ground plane located on both sides of the feed line of the antenna section,
Wherein the dielectric layer is formed on a single plane dielectric substrate.
제 11 항에 있어서,
상기 안테나부의 급전 선로와 상기 신호 발진부 및 상기 디지털 합성부가 코프래너 도파로(coplanar waveguide) 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
12. The method of claim 11,
Wherein the feeder line of the antenna unit, the signal oscillating unit, and the digital synthesizer are connected in a coplanar waveguide structure.
제 12 항에 있어서,
상기 코프래너 도파로 구조는,
상기 안테나부의 급전선로 양측에 위치하는 접지면과의 거리를 조정하여 상기 안테나부의 급전 선로와 상기 신호 발진부 및 상기 디지털 합성부를 임피던스 공액 정합시키는 것을 특징으로 하는 속도 측정 센서.
13. The method of claim 12,
The coplanar waveguide structure includes:
Wherein the distance between the feed line and the ground plane located on both sides of the feed line of the antenna unit is adjusted to impedance-conjugate-match the feed line of the antenna unit, the signal oscillation unit, and the digital synthesizer.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 속도 측정 센서를 포함하는 속도 측정장치.
A speed measuring device comprising the speed measuring sensor according to any one of claims 1 to 13.
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