KR101791449B1 - Microwave sensor for detecting motion - Google Patents

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Abstract

본 발명은 움직임 감지 마이크로파 센서로서, 도플러 효과를 이용하여 물체의 움직임을 감지하는 마이크로파 센서에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는 물체의 움직임을 도플러 효과를 이용하여 검출하는 움직임 감지 마이크로파 센서에 있어서, 입력되는 DC 전압의 크기에 따라서 송신 신호의 주파수를 달리하여 출력하는 전압제어발진기; 상기 송신 신호를 방사하는 송신 안테나; 상기 송신 신호가 물체에 반사되어 수신되는 신호인 도플러 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 신호와 도플러 신호를 외부의 움직임 검출 모듈로 출력하는 검출단; 및 상기 DC 전압의 크기를 사용자로부터 선택받는 가변 전압 선택 스위치;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a motion sensing microwave sensor, and more particularly, to a microwave sensor for sensing movement of an object using a Doppler effect. According to an embodiment of the present invention, there is provided a motion sensing microwave sensor for detecting movement of an object using a Doppler effect, comprising: a voltage controlled oscillator for outputting a frequency of a transmission signal according to a magnitude of an input DC voltage; A transmission antenna for radiating the transmission signal; A receiving antenna for receiving a Doppler signal that is a signal that is reflected by the object and is transmitted; A detection terminal for outputting the transmission signal and the Doppler signal to an external motion detection module; And a variable voltage selection switch for selecting the magnitude of the DC voltage from a user.

Description

움직임 감지 마이크로파 센서{Microwave sensor for detecting motion}[0001] The present invention relates to a microwave sensor for detecting motion,

본 발명은 움직임 감지 마이크로파 센서로서, 도플러 효과를 이용하여 물체의 움직임을 감지하는 마이크로파 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a motion sensing microwave sensor, and more particularly, to a microwave sensor for sensing movement of an object using a Doppler effect.

물체의 움직임을 감지하는 이동체 식별용 센서에 있어서 현재 응용도가 높은 센서로는 적외선 센서와, 초음파 센서와, 마이크로파 센서 등이 있다. 이러한 이동체 식별용 센서는 침입 경보기, 자동문, 남성용 소변기, 조명, 자동차 후방 물체 감지기 등 일상 생활에서 여러 가지 형태로 적용되어 사용되고 있다.Among the sensors for detecting a moving object, which are currently applied, there are an infrared sensor, an ultrasonic sensor and a microwave sensor. Such moving object identification sensors are used in various forms in everyday life such as an intruder alarm, an automatic door, a urinal for men, a light, a rear object detector for a car, and the like.

또한, 상기의 센서들은 그 작동원리가 각각 구별되며 응용에 있어서도 차이가 있어 일부 보안시스템에서는 상기와 같이 다양한 이동체 식별용 센서를 동시에 적용함으로써 오차율을 낮추기도 한다.In addition, since the above-mentioned sensors are distinguished from each other in terms of their operating principles and differ in application, some security systems also reduce the error rate by simultaneously applying various sensors for identifying moving objects.

이 중에서 마이크로파 센서는 주파수 파동을 송신한 후 해당 신호의 반사파를 감지하는 것으로서 도플러 효과(doppler effect)에 의하면 마이크로파의 반사체가 송신원으로부터 가까워지거나 멀어지면 그 속도에 비례하여 반사파의 주파수가 변한다는 원리를 이용하여 주파수를 감지하는 것이다.Among them, the microwave sensor detects the reflected wave of the signal after transmitting the frequency wave. According to the Doppler effect, when the reflector of the microwave approaches or departs from the transmitting source, the frequency of the reflected wave changes in proportion to the speed To detect the frequency.

이하의 식은 도플러 효과에 의한 주파수 변화의 크기를 나타낸 것으로 f는 송신주파수, v는 이동체의 속도, c는 빛의 속도이다.The following equation shows the magnitude of the frequency change due to the Doppler effect, where f is the transmit frequency, v is the velocity of the moving object, and c is the speed of light.

△f = fx (v/c)? F = fx (v / c)

도 1은 기존의 도플러 효과를 이용하고 있는 마이크로파 센서를 도시한 그림으로서, 송수신이 분리된 안테나와 유전체 공진기(유전체 발진기)를 이용한다.FIG. 1 is a diagram illustrating a microwave sensor using a conventional Doppler effect, in which a transmission / reception antenna and a dielectric resonator (dielectric oscillator) are used.

위성방송 및 통신 시스템에서는 주파수 신호 발생기의 안정적이며 뛰어난 특성을 요구하고 있어 유전체 공진기가 많이 사용되고 있고, 10GHz 이상의 대역에서 정밀 발진이 요구되는 마이크로파 센서에서도 이러한 유전체 공진기를 이용하고 있다.In the satellite broadcasting and communication system, dielectric resonator is widely used because it requires stable and excellent characteristics of a frequency signal generator, and such a dielectric resonator is also used in a microwave sensor requiring precise oscillation in a band of 10 GHz or more.

그러나 유전체 공진기는 형태에 따라 디스크형, 실리더형 그리고 퍽을 이용한 여러 가지 형태가 있는데, 주파수에 따라 다양한 재질이 사용되고 제작 비용이 높으며 소량의 제작이 어려운 단점이 있다.However, the dielectric resonator has various shapes using a disk type, a cylinder type, and a puck depending on the shape, and various materials are used depending on the frequency, and manufacturing cost is high, and it is difficult to manufacture a small amount of the dielectric resonator.

한국공개특허 10-2011-0085041호Korean Patent Publication No. 10-2011-0085041

본 발명의 기술적 과제는 가변 전압을 통해서 송신 신호의 주파수 대역을 선택할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a means for selecting a frequency band of a transmission signal through a variable voltage.

본 발명의 실시 형태는 물체의 움직임을 도플러 효과를 이용하여 검출하는 움직임 감지 마이크로파 센서에 있어서, 입력되는 DC 전압의 크기에 따라서 송신 신호의 주파수를 달리하여 출력하는 전압제어발진기; 상기 송신 신호를 방사하는 송신 안테나; 상기 송신 신호가 물체에 반사되어 수신되는 신호인 도플러 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 신호와 도플러 신호를 외부의 움직임 검출 모듈로 출력하는 검출단; 및 상기 DC 전압의 크기를 사용자로부터 선택받는 가변 전압 선택 스위치;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a motion sensing microwave sensor for detecting movement of an object using a Doppler effect, comprising: a voltage controlled oscillator for outputting a frequency of a transmission signal according to a magnitude of an input DC voltage; A transmission antenna for radiating the transmission signal; A receiving antenna for receiving a Doppler signal that is a signal that is reflected by the object and is transmitted; A detection terminal for outputting the transmission signal and the Doppler signal to an external motion detection module; And a variable voltage selection switch for selecting the magnitude of the DC voltage from a user.

상기 전압제어발진기는, 입력되는 DC 전압의 크기를 가변적으로 입력받는 가변전압 입력 모듈; 및 상기 가변전압 입력모듈을 통해 입력되는 DC 전압에 따라서 송신 신호의 주파수가 결정되어 출력되는 송신 신호 발진기;를 포함할 수 있다.The voltage-controlled oscillator includes: a variable voltage input module for variably receiving a magnitude of an input DC voltage; And a transmission signal oscillator in which a frequency of a transmission signal is determined according to a DC voltage input through the variable voltage input module and output.

상기 가변전압 입력 모듈은, 상기 송신신호 발진부에 연결된 저항; 및 일단이 상기 저항에 연결되고 타단이 접지에 연결된 커패시터;를 포함하며, 상기 저항과 커패시터 사이의 노드를 통하여 상기 가변 전압 선택 스위치로부터 선택된 DC 전압을 입력받을 수 있다.The variable voltage input module includes: a resistor connected to the transmission signal oscillation unit; And a capacitor having one end connected to the resistor and the other end connected to the ground, and receives a DC voltage selected from the variable voltage selection switch through a node between the resistor and the capacitor.

상기 가변 전압 선택 스위치는, DC 전압의 크기별로 발생시킬 수 있는 송신 신호의 주파수를 각각 할당하여 표시한 복수개의 선택 버튼으로 구현되어, 사용자로부터 발진시키려는 송신 신호의 주파수에 할당된 선택 버튼을 선택받을 수 있다.The variable voltage selection switch is realized by a plurality of selection buttons each of which is assigned to a frequency of a transmission signal that can be generated according to the magnitude of a DC voltage, and the selection button allocated to the frequency of the transmission signal to be oscillated by the user is selected .

상기 선택 버튼은, 디스플레이 패널로 구현되어 있으며, FET로 구현된 송신 신호 발진기의 입력 임피던스의 크기에 따라서 결정되는 송신 신호의 주파수를 선택버튼에 할당하여 디스플레이 패널에 표시할 수 있다.The selection button is implemented as a display panel, and a frequency of a transmission signal determined according to an input impedance of a transmission signal oscillator implemented by an FET can be assigned to a selection button and displayed on a display panel.

상기 송신 신호 발진기는, 상기 가변전압 입력 모듈로부터의 DC 전압이 입력되는 게이트와, 접지와 연결되는 소스와, 상기 송신 안테나와 연결되는 드레인을 가지는 FET로 구현될 수 있다.The transmission signal oscillator may be implemented as a FET having a gate to which a DC voltage from the variable voltage input module is input, a source connected to the ground, and a drain connected to the transmission antenna.

상기 움직임 감지 마이크로파 센서는, 상기 가변전압 입력 모듈과 게이트 사이에 마련된 바랙터 다이오드;를 포함하며, 상기 바랙터 다이오드의 캐소드가 상기 가변전압 입력 모듈과 연결되며, 상기 바랙터 다이오드의 애노드가 상기 게이트에 연결될 수 있다.Wherein the varactor diode has a cathode connected to the variable voltage input module and an anode of the varactor diode connected to the gate of the varactor diode, Lt; / RTI >

상기 움직임 감지 마이크로파 센서는, 상기 드레인과 송신 안테나 사이의 노드에 연결되어, 상기 드레인에서 출력되는 송신 신호를 커플링하여 출력하는 커플러;를 포함할 수 있다.The motion sensing microwave sensor may include a coupler connected to a node between the drain and the transmission antenna and coupling and outputting a transmission signal output from the drain.

상기 움직임 감지 마이크로파 센서는, 상기 커플러와 수신 안테나 사이에 마련되어, 상기 송신된 송신 신호와 수신되는 도플러 신호를 믹싱하는 신호 믹싱기;를 포함할 수 있다. The motion sensing microwave sensor may include a signal mixer provided between the coupler and the reception antenna for mixing the transmitted transmission signal and the received Doppler signal.

상기 신호 믹싱기는, 상기 커플러에 연결된 애노드와 상기 수신 안테나에 연결된 캐소드를 가지는 쇼트키 제1다이오드와, 상기 커플러에 연결된 캐소드와 상기 수신 안테나에 연결된 애노드를 가지는 쇼트키 제2다이오드가 병렬 연결된 수동혼합기(Passive Mixer)이거나, 또는 BJT, FET, HEMT, HBT를 포함한 능동혼합기(Active Mixer) 중 어느 하나의 능동혼합기로 구현됨을 특징으로 할 수 있다.The signal mixer includes a Schottky first diode having an anode connected to the coupler and a cathode connected to the receive antenna, and a Schottky second diode having a cathode connected to the coupler and an anode connected to the receive antenna, (Passive mixer), or an active mixer including an active mixer including BJT, FET, HEMT, and HBT.

상기 검출단은, 상기 수신 안테나와 신호 믹싱기간의 노드에 연결되거나, 또는 상기 신호 믹싱기와 커플러 사이에 연결됨을 특징으로 할 수 있다.The detection stage may be connected to the node of the signal mixing period with the reception antenna, or may be connected between the signal mixer and the coupler.

본 발명의 실시 형태에 따르면 가변 전압을 통한 송신 신호의 주파수 대역은 X-Band(9.5GHz~11.5GHz)까지 가능하여, 기존에 비하여 주파수 조정이 용이하며, 생산성 향상 및 원가 절감의 효과를 가져올 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the frequency band of the transmission signal through the variable voltage can be up to X-Band (9.5 GHz to 11.5 GHz), so that frequency adjustment is easy compared with the conventional method, have.

도 1은 기존의 마이크로파 센서의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 회로도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 실제 제품 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 선택 버튼으로 구비된 가변 전압 선택 스위치를 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 회로도.1 is a configuration diagram of a conventional microwave sensor.
2 is a block diagram of a configuration of a motion sensing microwave sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a motion sensing microwave sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of an actual product of a motion sensing microwave sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a variable voltage selection switch provided with a plurality of selection buttons according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of a motion sensing microwave sensor according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. And the present invention is only defined by the scope of the claims. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 회로도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 실제 제품 사진이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 선택 버튼으로 구비된 가변 전압 선택 스위치를 도시한 그림이다.FIG. 2 is a block diagram of a motion sensing microwave sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram of a motion sensing microwave sensor according to an embodiment of the present invention. 5 is a view illustrating a variable voltage selection switch provided with a plurality of selection buttons according to an embodiment of the present invention.

알려진 바와 같이, 도플러 효과(doppler effect)는, 파동을 발생시키는 파원과 그 파동을 관측하는 관측자 중 하나 이상이 운동하고 있을 때 발생하는 효과로, 파원과 관측자 사이의 거리가 좁아질 때에는 파동의 주파수가 더 높게, 거리가 멀어질 때에는 파동의 주파수가 더 낮게 관측되는 현상이다.As is known, the Doppler effect occurs when one or more of a wave source generating a wave and an observer observing the wave move, and when the distance between the source and the observer is narrowed, And the frequency of the wave is observed to be lower when the distance is distant.

본 발명은 이러한 도플러 효과를 이용하여, 사람을 포함한 물체의 움직임을 판단하는 움직임 감지 마이크로파 센서를 제시한다. 특히, 도플러 효과를 위한 송신 신호를 생성함에 있어서 다양한 주파수의 송신 신호를 생성할 수 있는 수단을 제공한다.The present invention proposes a motion sensing microwave sensor for determining the motion of an object including a person by using the Doppler effect. In particular, it provides means for generating transmission signals of various frequencies in generating transmission signals for the Doppler effect.

물체의 움직임을 도플러 효과를 이용하여 판단하는데 사용되는 송신 신호를 생성함에 있어서, 기존과 다르게 사용자가 송신 신호의 주파수를 선택할 수 있도록 구현한다. 예컨대, 사용자는 물체의 움직임을 검출함에 있어서 고감도 검출을 위해서는 송신 신호의 주파수를 높게 설정할 수 있으며, 물체의 움직임을 검출함에 있어서 저감도 검출을 위해서는 송신 신호의 주파수를 낮게 설정할 수 있다. 따라서 사용자는 움직임 감지 마이크로 센서의 사용 용도에 따라서 그에 적합한 주파수를 손쉽게 선택할 수 있다.In generating a transmission signal used to determine the movement of an object by using the Doppler effect, the user can implement a selection of the frequency of the transmission signal unlike the conventional technique. For example, the user can set the frequency of the transmission signal to be high for detecting the motion of the object, and set the frequency of the transmission signal to be low for detecting the motion of the object. Therefore, the user can easily select a frequency suitable for the use of the motion sensing microsensor.

이를 위하여 물체의 움직임을 도플러 효과를 이용하여 검출하는 본 발명의 움직임 감지 마이크로파 센서는, 전압제어발진기(200), 송신 안테나(300), 수신 안테나(400), 검출단(500), 및 가변 전압 선택 스위치(100)를 구비할 수 있다.The motion sensing microwave sensor of the present invention for detecting the movement of an object using the Doppler effect includes a voltage controlled oscillator 200, a transmission antenna 300, a reception antenna 400, a detection terminal 500, A selection switch 100 may be provided.

전압제어발진기(200)(VCO;Voltage Controlled Oscillator)는, 입력되는 DC 전압의 크기에 따라서 송신 신호의 주파수를 달리하여 출력한다. 예를 들어, 입력되는 DC 전압의 크기를 크게 할 경우 방사되는 송신 신호의 주파수가 커지며, 반대로 입력되는 DC 전압의 크기를 작게 할 경우 방사되는 송신 신호의 주파수가 작아질 수 있다.A voltage controlled oscillator (VCO) 200 outputs a frequency of a transmission signal according to the magnitude of the input DC voltage. For example, when the magnitude of the input DC voltage is increased, the frequency of the emitted transmission signal is increased. On the other hand, when the magnitude of the input DC voltage is decreased, the frequency of the transmitted signal can be decreased.

본 발명은 이와 같이 어느 하나의 고정된 주파수를 가지는 송신 신호가 방사되는 것이 아니라, 감지하고자 하는 움직이는 물체와의 거리를 고려하여 주파수가 결정되도록 DC 전압의 크기를 조절할 수 있다. 따라서 본 발명의 움직임 감지 마이크로파 센서의 경우, 사용자가 검출하려는 물체와의 거리를 고려한 주파수 선택이 가능하게 된다.The present invention can adjust the size of the DC voltage so that the frequency is determined in consideration of the distance to a moving object to be sensed, rather than radiating a transmission signal having any one fixed frequency. Accordingly, in the case of the motion sensing microwave sensor of the present invention, the frequency can be selected considering the distance from the object to be detected by the user.

전압제어발진기(200)는, 가변전압 입력 모듈(210)과 송신 신호 발진기(220)를 구비한다.The voltage controlled oscillator 200 includes a variable voltage input module 210 and a transmission signal oscillator 220.

가변전압 입력 모듈(210)은, 입력되는 DC 전압의 크기를 가변적으로 입력받는 모듈이다. 상술하면, 가변전압 입력 모듈(210)은, 송신 신호 발진기(220)에 연결된 저항(R)과, 일단이 저항(R)에 연결되고 타단이 접지에 연결된 커패시터(C)를 구비하여, 저항(R)과 커패시터(C) 사이의 노드를 통해 가변 전압 선택 스위치(100)로부터 선택된 DC 전압을 입력받는다. 이러한 저항(R)과 커패시터(C)는, 입력되는 DC 전압의 리플이나 교류성분 등의 노이즈를 제거하는 필터링 역할을 하는 노이즈 필터의 기능을 하게 된다.The variable voltage input module 210 is a module that variably receives the magnitude of the input DC voltage. The variable voltage input module 210 includes a resistor R connected to the transmission signal oscillator 220 and a capacitor C having one end connected to the resistor R and the other end connected to the ground, R) and the capacitor (C) through the node between the capacitor (C) and the variable voltage selection switch (100). The resistor R and the capacitor C function as a noise filter that serves as a filter for removing noise such as ripple or AC component of the input DC voltage.

송신 신호 발진기(220)는, 가변전압 입력모듈을 통해 입력되는 DC 전압에 따라서 송신 신호의 주파수가 결정되어 발진시켜 출력하는 모듈이다. 송신 신호는 물체를 향해 방사되며, 물체에 부딪쳐 반사된 반사 신호가 도플러 신호로서 움직임 검출에 사용된다.The transmission signal oscillator 220 is a module for determining the frequency of the transmission signal according to the DC voltage input through the variable voltage input module and oscillating the output. The transmitted signal is radiated toward the object, and the reflected signal reflected by the object is used as a Doppler signal for motion detection.

송신 신호 발진기(220)는, FET나 트랜지스터로 구현될 수 있는데, 예를 들어 도면과 같이 FET로 구현되는 경우, 가변전압 입력 모듈(210)로부터의 DC 전압이 입력되는 게이트(G)와, 접지와 연결되는 소스(S)와, 송신 안테나(300)와 연결되는 드레인(D)을 가지는 N-MOS FET으로 구현될 수 있다. 따라서 소스(S)에 접지가 연결된 FET는 인가되는 DC 바이어스 전압에 따른 입력신호를 게이트(G)로 입력받아 주파수 가지는 송신 신호를 생성할 수 있다.The transmission signal oscillator 220 may be implemented by an FET or a transistor. For example, when the FET is implemented as an FET as shown in the figure, the transmission signal oscillator 220 may include a gate G, to which a DC voltage from the variable voltage input module 210 is input, And an N-MOS FET having a source S connected to the transmission antenna 300 and a drain D connected to the transmission antenna 300. Therefore, the FET having the ground connected to the source S can receive the input signal according to the applied DC bias voltage to the gate G to generate a transmission signal having a frequency.

송신 안테나(300)(Tx Ant.)는, 송신 신호를 방사하는 안테나이다. 이러한 송신 안테나(300)는, 패치 안테나 등과 같은 패치형으로 형성될 수 있다. 송신 안테나(300)가 패치형으로 형성되는 경우, 절연기판의 후면에 형성될 수 있으며, 절연기판의 상면에 형성된 FET의 드레인 단자와 전기적으로 연결되기 위한 비아홀을 포함하여 구성될 수 있다.The transmission antenna 300 (Tx Ant.) Is an antenna for radiating a transmission signal. The transmission antenna 300 may be formed in a patch shape such as a patch antenna. When the transmission antenna 300 is formed in a patch shape, the transmission antenna 300 may be formed on the rear surface of the insulating substrate, and may include a via hole electrically connected to the drain terminal of the FET formed on the top surface of the insulating substrate.

수신 안테나(400)(Rx Ant.)는, 송신 신호가 물체에 반사되어 수신되는 신호(도플러 신호)를 수신한다. 마찬가지로 수신 안테나(400)는, 패치 안테나 등과 같은 패치형으로 형성될 수 있다. 수신 안테나(400)가 패치형으로 형성되는 경우, 절연기판의 후면에 형성될 수 있으며, 절연기판의 상면에 형성된 FET의 드레인 단자와 전기적으로 연결되기 위한 비아홀을 포함하여 구성될 수 있다.The reception antenna 400 (Rx Ant.) Receives a signal (Doppler signal) in which a transmission signal is reflected by an object and is received. Similarly, the receiving antenna 400 may be formed in a patch shape such as a patch antenna or the like. When the receiving antenna 400 is formed in a patch shape, the receiving antenna 400 may be formed on the rear surface of the insulating substrate, and may include a via hole electrically connected to the drain terminal of the FET formed on the upper surface of the insulating substrate.

검출단(500)은, 송신 신호와 도플러 신호를 외부의 움직임 검출 모듈로 출력한다. 따라서 외부에 마련된 움직임 검출 모듈은, 송신 신호와 도플러 신호(반사 신호)를 도플러 효과에 따라 비교함으로써, 송신 신호의 주파수보다 도플러 신호의 주파수가 더 높게 검출되는 경우 물체가 가까워지며 움직이고 있음을 검출할 수 있으며, 반대로 송신 신호의 주파수보다 도플러 신호의 주파수가 더 낮게 검출되는 경우 물체가 멀어지며 움직이고 있음을 검출할 수 있다.The detection terminal 500 outputs a transmission signal and a Doppler signal to an external motion detection module. Therefore, when the frequency of the Doppler signal is detected to be higher than the frequency of the transmission signal by comparing the transmission signal and the Doppler signal (reflected signal) according to the Doppler effect, the motion detection module detects that the object is moving closer and moving Conversely, when the frequency of the Doppler signal is detected to be lower than the frequency of the transmission signal, it is possible to detect that the object is moving away.

가변 전압 선택 스위치(100)는, DC 전압의 크기를 사용자로부터 선택받는다. 사용자는 DC 전압의 크기를 선택함으로써, 움직이는 물체를 검출하는데 사용되는 송신 신호의 주파수를 결정할 수 있다. 따라서 사용자는 가변 전압 선택 스위치(100)를 조작하여, 고감도의 움직임 검출(예컨대, 물체의 작은 움직임도 검출 가능)을 위해서 높은 주파수로 송신 신호가 발진되도록 DC 전압의 크기를 선택할 수 있으며, 반대로 저감도의 움직임 검출(예컨대, 물체의 작은 움직임은 검출 안하고 큰 움직임만 검출 가능)을 위해서 낮은 주파수로 송신 신호가 발진되도록 DC 전압의 크기를 선택할 수 있다.The variable voltage selection switch 100 selects the magnitude of the DC voltage from the user. By selecting the magnitude of the DC voltage, the user can determine the frequency of the transmitted signal used to detect the moving object. Accordingly, the user can operate the variable voltage selection switch 100 to select the magnitude of the DC voltage to oscillate the transmission signal at a high frequency for high-sensitivity motion detection (for example, to detect small motion of the object) It is possible to select the magnitude of the DC voltage so that the transmission signal is oscillated at a low frequency in order to detect the motion of the road (e.g., detect only a small motion without detecting a small motion of the object).

가변 전압 선택 스위치(100)는, 사용자가 원하는 주파수의 선택을 직관적으로 편하게 하도록 하기 위하여 도 5에 DC 전압의 크기가 아닌 발진되는 주파수의 크기를 각각 표시한 복수개의 선택 버튼의 형태로 구현될 수 있다. 즉, 가변 전압 선택 스위치(100)는, DC 전압의 크기별로 발생시킬 수 있는 송신 신호의 주파수를 각각 할당하여 표시한 복수개의 선택 버튼(110,120,130,140,150)으로 구현된다. 예컨대, 1번 버튼(110)에는 9.5GHz가 표시되어 있으며, 2번 버튼(120)에는 10GHz가 표시되어 있으며, 3번 버튼(130)에는 10.5GHz가 표시되어 있으며, 4번 버튼(140)에는 11GHz가 표시되어 있으며, 5번 버튼(150)에는 11.5GHz가 표시되어 있을 수 있다.The variable voltage selection switch 100 may be embodied in the form of a plurality of selection buttons each indicating the magnitude of the frequency to be oscillated rather than the magnitude of the DC voltage in order to intuitively ease the selection of the frequency desired by the user have. That is, the variable voltage selection switch 100 is implemented by a plurality of selection buttons 110, 120, 130, 140, and 150 that are allocated and displayed by assigning frequencies of transmission signals that can be generated for each magnitude of the DC voltage. For example, 9.5 GHz is displayed on the first button 110, 10 GHz is displayed on the second button 120, 10.5 GHz is displayed on the third button 130, and 10.5 GHz is displayed on the fourth button 140 11 GHz is displayed on the fifth button 150, and 11.5 GHz is displayed on the fifth button 150.

따라서 사용자로부터 발진시키려는 송신 신호의 주파수에 할당된 선택 버튼을 선택받을 수 있다. 예컨대, 사용자 1번 버튼(110)의 선택을 받으면, 9.5GHz의 송신 신호가 발진되도록 하는 DC 제1전압이 송신 신호 발진기(220)의 게이트로 입력되며, 사용자 2번 버튼(120)의 선택을 받으면, 10GHz의 송신 신호가 발진되도록 하는 DC 제2전압이 송신 신호 발진기(220)의 게이트로 입력되며, 사용자 3번 버튼(130)의 선택을 받으면, 10.5GHz의 송신 신호가 발진되도록 하는 DC 제3전압이 송신 신호 발진기(220)의 게이트로 입력되며, 사용자 4번 버튼(140)의 선택을 받으면, 11GHz의 송신 신호가 발진되도록 하는 DC 제4전압이 송신 신호 발진기(220)의 게이트로 입력되며, 사용자 5번 버튼(150)의 선택을 받으면, 11.5GHz의 송신 신호가 발진되도록 하는 DC 제5전압이 송신 신호 발진기(220)의 게이트로 입력된다.Accordingly, the selection button assigned to the frequency of the transmission signal to be oscillated from the user can be selected. For example, when receiving the selection of the user No. 1 button 110, a DC first voltage for oscillating a transmission signal of 9.5 GHz is input to the gate of the transmission signal oscillator 220, A DC second voltage for causing a transmission signal of 10 GHz to oscillate is input to the gate of the transmission signal oscillator 220 and a DC voltage of 10.5 GHz is generated when the user selects the third button 130, 3 voltage is input to the gate of the transmission signal oscillator 220 and a DC fourth voltage for oscillating the 11 GHz transmission signal is input to the gate of the transmission signal oscillator 220 When the user selects the fifth button 150, the fifth DC voltage for oscillating the transmission signal of 11.5 GHz is input to the gate of the transmission signal oscillator 220.

이러한 선택 버튼은 플라스틱 버튼으로 구현되어 플라스틱 버튼에 각각 주파수가 표시될 수 있지만, 다른 실시예로서 선택 버튼이 LCD패널, LED패널, OLED패널 터치스크린패널 등과 같이 디스플레이 패널로 구현될 수 있다. 따라서 FET로 구현된 송신 신호 발진기(220)의 입력 임피던스의 크기에 따라서 결정되는 송신 신호의 주파수를 선택버튼에 할당하여 디스플레이 패널에 표시한다.Such a selection button may be implemented as a plastic button, and each frequency may be displayed on a plastic button. However, as another embodiment, the selection button may be implemented as a display panel such as an LCD panel, an LED panel, an OLED panel touch screen panel, Therefore, the frequency of the transmission signal, which is determined according to the magnitude of the input impedance of the transmission signal oscillator 220 implemented by the FET, is assigned to the selection button and displayed on the display panel.

이는, 선택 버튼은 하드웨어 부품에 불과하기 때문에, 송신 신호 발진기(220)로 채택되는 FET의 입력 임피던스에 따라서 동일한 DC 전압이 인가되더라도 서로 다른 주파수의 송신 신호를 발진하기 때문이다. 따라서 움직임 감지 마이크로파 센서에 채택되는 FET의 IC 종류에 매칭되는 송신 신호의 주파수를 디스플레이 패널로 된 선택 버튼에 디지털 형태로 표시하는 소프트웨어적 구현을 하기 위함이다. 따라서 다양한 FET의 종류에 따른 서로 다른 모델의 움직임 감지 마이크로파 센서에, 동일한 하드웨어인 선택 버튼을 적용하고 주파수 표시하는 소프트웨어만 교체함으로써, 센서의 대량 생산에 유리하다.This is because the select button is merely a hardware component, so that transmission signals having different frequencies are oscillated even if the same DC voltage is applied according to the input impedance of the FET adopted in the transmission signal oscillator 220. [ Therefore, it is a software implementation to display the frequency of the transmission signal matched to the IC type of the FET adopted in the motion sensing microwave sensor in digital form on the selection button of the display panel. Therefore, it is advantageous to mass-produce sensors by replacing only the software that applies the selection button and the frequency display to the motion sensing microwave sensor of different models according to various kinds of FETs.

한편, 본 발명의 움직임 감지 마이크로파 센서는, 상기에서 설명한 전압제어발진기(200), 송신 안테나(300), 수신안테나, 검출단(500), 가변 전압 선택 스위치(100) 이외에도, 회로의 안정화를 위하여 추가적으로 다른 부품 소자를 더 구비할 수 있다. 이하 도 6과 함께 상술한다.In addition to the voltage-controlled oscillator 200, the transmitting antenna 300, the receiving antenna, the detecting terminal 500, and the variable voltage selecting switch 100, the motion-sensing microwave sensor of the present invention can be used for stabilizing a circuit. In addition, other component elements may be further provided. This will be described in detail with reference to FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 움직임 감지 마이크로파 센서의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a motion sensing microwave sensor according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 움직임 감지 마이크로파 센서는, 상기에서 설명한 전압제어발진기(200), 송신 안테나(300), 수신안테나, 검출단(500), 가변 전압 선택 스위치(100) 이외에도, 회로의 안정화를 위하여 추가적으로 바랙터 다이오드(D3), 커플러(coupler), 신호 믹싱기(MIXER)를 더 포함할 수 있다. The motion sensing microwave sensor of the present invention may further include a voltage control oscillator 200, a transmission antenna 300, a reception antenna, a detection terminal 500, and a variable voltage selection switch 100, A coupler, and a signal mixer (MIXER).

바랙터 다이오드(D3)(Varactor Diode)는, 가변전압 입력 모듈(210)과 게이트 사이에 마련되는데, 바랙터 다이오드(D3)의 캐소드가 가변전압 입력 모듈(210)과 연결되며, 바랙터 다이오드(D3)의 애노드가 게이트에 연결된다. 바랙터 다이오드(D3)(가변용량 다이오드)는, 일반적인 다이오드와 같이 일방향 소자이나, 일반적인 실리콘 다이오드가 아니라 갈륨이 포함된 재질의 다이오드로서, 커패시터값이 작은 것이 특징이다. 따라서 커패시터 기능도 할 수 있게 되어 필터링 역할을 할 수 있게 된다.The varactor diode D3 is provided between the variable voltage input module 210 and the gate of the varactor diode D3. The cathode of the varactor diode D3 is connected to the variable voltage input module 210. The varactor diode D3 D3 are connected to the gate. The varactor diode (D3) (Variable Capacitance Diode) is a unidirectional element like a general diode, but a diodes containing gallium, not a general silicon diode, characterized by a small capacitor value. Therefore, it is possible to perform the function of the capacitor by performing the function of the capacitor.

커플러(coupler)는, 드레인과 송신 안테나(300) 사이의 노드에 연결되어, FET의 드레인에서 출력되는 송신 신호를 커플링(coupling)하여 신호 믹싱기(MIXER)로 출력한다. 이는 FET의 드레인에서 출력되는 송신 신호를 커플링없이 신호 믹싱기(MIXER)로 직접 출력할 경우, 송신 안테나(300)의 하드웨어 특성에 의한 낮은 주파수 대역의 간섭이 신호 믹싱기(MIXER)로 전달될 수 있기 때문에, 커플러(coupler)를 구비하여 송신 신호의 주파수 대역의 이상의 크기만 커플링하여 신호 믹싱기(MIXER)로 전달하기 위함이다.A coupler is connected to a node between the drain and the transmission antenna 300 and couples the transmission signal output from the drain of the FET to output it to the signal mixer MIXER. When the transmission signal output from the drain of the FET is directly output to the signal mixer without coupling, the interference of the low frequency band due to the hardware characteristics of the transmission antenna 300 is transmitted to the signal mixer MIXER It is necessary to provide a coupler so that only a frequency of the frequency band of the transmission signal is coupled and transmitted to the signal mixer.

신호 믹싱기(MIXER)는, 커플러(coupler)와 수신 안테나(400) 사이에 마련되어, 송신된 송신 신호와 수신되는 도플러 신호를 믹싱하는 신호 믹싱기(MIXER)를 포함한다. The signal mixer MIXER includes a signal mixer (MIXER) provided between a coupler and a reception antenna 400 for mixing a transmitted transmission signal and a received Doppler signal.

이러한 신호 믹싱기(MIXER)은, 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)와 같은 수동혼합기(Passive Mixer)나 또는, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effective Transister), HEMT(High Electron Mobility Transistor), HBT(Heterojunction Bipolar Transister)등과 같은 능동혼합기(Active Mixer)로 구현될 수 있다.Such a signal mixer may be a passive mixer such as a Schottky diode or a Bipolar Junction Transistor (BJT), a Field Effective Transistor (FET), a High Electron Mobility Transistor (HEMT) (Heterojunction Bipolar Transistor), and the like can be implemented as an active mixer (Active Mixer).

쇼트키(Schottky) 다이오드와 같은 수동혼합기로 구현될 경우, 신호 믹싱기는, 커플러(coupler)에 연결된 애노드와 수신 안테나(400)에 연결된 캐소드를 가지는 쇼트키 제1다이오드(D1)와, 커플러(coupler)에 연결된 캐소드와 상기 수신 안테나에 연결된 애노드를 가지는 쇼트키 제2다이오드(D2)가 병렬 연결된 구조를 가지게 된다. 쇼트키 다이오드를 사용함으로써, 마이크로파 형태를 가지는 송신 신호와 도플러 신호의 정류 작용에 효율적이다.When implemented as a passive mixer such as a Schottky diode, the signal mixer includes a Schottky first diode D1 having an anode connected to a coupler and a cathode coupled to the receive antenna 400, And a Schottky second diode D2 having an anode connected to the reception antenna are connected in parallel. By using a Schottky diode, it is efficient in rectifying the transmission signal having the microwave form and the Doppler signal.

한편, 이와 같이 신호 믹싱기(MIXER)가 구비될 경우, 검출단(500)은, 수신 안테나(400)와 신호 믹싱기(MIXER)간의 노드에 연결되거나 또는 신호 믹싱기(MIXER)와 커플러(coupler) 사이에 연결될 수 있다. 즉, 신호 믹싱기(MIXER)의 전단이나 후단 중 어느 하나의 노드에 연결되어도 무방하다.When the signal mixer is provided as described above, the detection stage 500 is connected to a node between the reception antenna 400 and the signal mixer MIXER, or to a node between the signal mixer MIXER and a coupler ). ≪ / RTI > In other words, it may be connected to any one of the front stage and the rear stage of the signal mixer MIXER.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.The embodiments of the present invention described above are selected and presented in order to facilitate the understanding of those skilled in the art from a variety of possible examples. The technical idea of the present invention is not necessarily limited to or limited to these embodiments Various changes, modifications, and other equivalent embodiments are possible without departing from the spirit of the present invention.

100:가변전압 선택스위치
200:전압제어 발진기
210:가변전압 입력모듈
220:송신신호 발진기
300:송신 안테나
400:수신 안테나
500:검출단100: Variable voltage selection switch
200: voltage-controlled oscillator
210: variable voltage input module
220: Transmit signal oscillator
300: transmitting antenna
400: Receive antenna
500: Detection stage

Claims (11)

물체의 움직임을 도플러 효과를 이용하여 검출하는 움직임 감지 마이크로파 센서에 있어서,
입력되는 DC 전압의 크기에 따라서 송신 신호의 주파수를 달리하여 출력하는 전압제어발진기;
상기 송신 신호를 방사하는 송신 안테나;
상기 송신 신호가 물체에 반사되어 수신되는 신호인 도플러 신호를 수신하는 수신 안테나;
상기 송신 신호와 도플러 신호를 외부의 움직임 검출 모듈로 출력하는 검출단; 및
상기 DC 전압의 크기를 사용자로부터 선택받는 가변 전압 선택 스위치;를 포함하고,
상기 전압제어발진기는,
입력되는 DC 전압의 크기를 가변적으로 입력받는 가변전압 입력 모듈; 및
상기 가변전압 입력모듈을 통해 입력되는 DC 전압에 따라서 송신 신호의 주파수가 결정되어 출력되는 송신 신호 발진기;를 포함하고,
상기 송신 신호 발진기는, 상기 가변전압 입력 모듈로부터의 DC 전압이 입력되는 게이트와, 접지와 연결되는 소스와, 상기 송신 안테나와 연결되는 드레인을 가지는 FET로 구현되고,
상기 가변전압 입력 모듈은,
상기 송신신호 발진기에 연결된 저항; 및
일단이 상기 저항에 연결되고 타단이 접지에 연결된 커패시터;를 포함하며,
상기 저항과 커패시터 사이의 노드를 통하여 상기 가변 전압 선택 스위치로부터 선택된 DC 전압을 입력받고,
상기 가변 전압 선택 스위치는,
DC 전압의 크기별로 발생시킬 수 있는 송신 신호의 주파수를 각각 할당하여 표시한 복수개의 선택 버튼으로 구현되어, 사용자로부터 발진시키려는 송신 신호의 주파수에 할당된 선택 버튼을 선택받음을 특징으로 하는 움직임 감지 마이크로파 센서.
A motion-sensing microwave sensor for detecting movement of an object using a Doppler effect,
A voltage controlled oscillator for outputting a frequency of a transmission signal according to a magnitude of an input DC voltage;
A transmission antenna for radiating the transmission signal;
A receiving antenna for receiving a Doppler signal that is a signal that is reflected by the object and is transmitted;
A detection terminal for outputting the transmission signal and the Doppler signal to an external motion detection module; And
And a variable voltage selection switch for selecting a magnitude of the DC voltage from a user,
Wherein the voltage-
A variable voltage input module for variably receiving a magnitude of an input DC voltage; And
And a transmission signal oscillator in which a frequency of a transmission signal is determined according to a DC voltage input through the variable voltage input module and output,
Wherein the transmission signal oscillator is implemented by an FET having a gate to which a DC voltage from the variable voltage input module is input, a source to be connected to the ground, and a drain to be connected to the transmission antenna,
The variable voltage input module includes:
A resistor coupled to the transmit signal oscillator; And
And a capacitor having one end connected to the resistor and the other end connected to the ground,
Receiving a DC voltage selected from the variable voltage selection switch through a node between the resistor and the capacitor,
The variable voltage selection switch includes:
And a selection button allocated to a frequency of a transmission signal to be oscillated by the user is selected by being implemented by a plurality of selection buttons each assigned and displayed by assigning a frequency of a transmission signal that can be generated according to the magnitude of a DC voltage, sensor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 선택 버튼은,
디스플레이 패널로 구현되어 있으며, FET로 구현된 송신 신호 발진기의 입력 임피던스의 크기에 따라서 결정되는 송신 신호의 주파수를 선택버튼에 할당하여 디스플레이 패널에 표시함을 특징으로 하는 움직임 감지 마이크로파 센서.
The method of claim 1,
Wherein a frequency of a transmission signal determined by a magnitude of an input impedance of a transmission signal oscillator implemented by a FET is assigned to a selection button and is displayed on a display panel.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 움직임 감지 마이크로파 센서는,
상기 가변전압 입력 모듈과 게이트 사이에 마련된 바랙터 다이오드;를 포함하며,
상기 바랙터 다이오드의 캐소드가 상기 가변전압 입력 모듈과 연결되며, 상기 바랙터 다이오드의 애노드가 상기 게이트에 연결됨을 특징으로 하는 움직임 감지 마이크로파 센서.
The microwave sensor according to claim 1,
And a varactor diode provided between the variable voltage input module and the gate,
A cathode of the varactor diode is connected to the variable voltage input module, and an anode of the varactor diode is connected to the gate.
청구항 1에 있어서, 상기 움직임 감지 마이크로파 센서는,
상기 드레인과 송신 안테나 사이의 노드에 연결되어, 상기 드레인에서 출력되는 송신 신호를 커플링하여 출력하는 커플러;를 포함하는 움직임 감지 마이크로파 센서.
The microwave sensor according to claim 1,
And a coupler coupled to a node between the drain and the transmission antenna for coupling and outputting a transmission signal output from the drain.
청구항 8에 있어서, 상기 움직임 감지 마이크로파 센서는,
상기 커플러와 수신 안테나 사이에 마련되어, 상기 송신된 송신 신호와 수신되는 도플러 신호를 믹싱하는 신호 믹싱기;를 포함하는 움직임 감지 마이크로파 센서.
[9] The apparatus of claim 8,
And a signal mixer provided between the coupler and the reception antenna for mixing the transmitted transmission signal and the received Doppler signal.
청구항 9에 있어서, 상기 신호 믹싱기는,
상기 커플러에 연결된 애노드와 상기 수신 안테나에 연결된 캐소드를 가지는 쇼트키 제1다이오드와, 상기 커플러에 연결된 캐소드와 상기 수신 안테나에 연결된 애노드를 가지는 쇼트키 제2다이오드가 병렬 연결된 수동혼합기(Passive Mixer)이거나,
또는 BJT, FET, HEMT, HBT를 포함한 능동혼합기(Active Mixer) 중 어느 하나의 능동혼합기로 구현됨을 특징으로 하는 움직임 감지 마이크로파 센서.
The signal mixer of claim 9,
A Schottky first diode having an anode connected to the coupler and a cathode connected to the receiving antenna, a passive mixer connected in parallel with a Schottky second diode having a cathode connected to the coupler and an anode connected to the receiving antenna, ,
Or an active mixer including a BJT, an FET, a HEMT, and an HBT.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 검출단은,
상기 수신 안테나와 신호 믹싱기간의 노드에 연결되거나, 또는 상기 신호 믹싱기와 커플러 사이에 연결됨을 특징으로 하는 움직임 감지 마이크로파 센서.The method according to claim 8 or 9,
Wherein the signal mixer is connected to the node of the signal mixing period with the reception antenna or is connected between the signal mixer and the coupler.
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