KR101830133B1 - Electromagnetically coupled microstrip dipole array antenna for vehicle radar - Google Patents
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Abstract
차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나가 개시된다. 상기 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나는 복수의 복사체들의 배열로 형성되고, 상기 복수의 복사체들로 급전된 RF에너지를 안테나 복사패턴으로서 복사하는 복사면과, 상기 복수의 복사체들과 직교하는 복수의 상부 급전선로들의 배열로 형성되고, 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전된 서로 다른 위상의 RF에너지를 전자기결합을 이용하여 상기 복수의 복사체들로 급전하는 상부 급전면과, 복수의 하부 전송선로들을 포함하고, 상기 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나가 전자기결합을 이용하여 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전하는 하부 급전면 및 상기 복수의 상부 급전선로들 및 상기 복수의 하부 전송전선로들의 기생 방사 및 손실을 제거하는 접지면을 포함한다.An electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for a vehicle radar is disclosed. Wherein the electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna is formed of an array of a plurality of radiators and includes a radiation surface for radiating RF energy fed to the plurality of radiators as an antenna radiation pattern, An upper feed surface formed by an array of feeder lines and feeding RF energy of different phases fed to the plurality of upper feeder lines to the plurality of radiators using electromagnetic coupling, and a plurality of lower transmission lines A lower feed surface feeding one of the plurality of lower feeder lines to the plurality of upper feeder lines by using electromagnetic coupling, and a lower feeder surface feeding the plurality of upper feeder lines and the plurality of lower feeder lines, Includes a ground plane to eliminate losses.
Description
본 발명은 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna) 기술에 대한 것으로서, 특히 복수의 상부 급전선로들에 연결되는 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나를 선택하여 복수의 상부 급전선로들에 전자계 에너지를 공급함으로써 서로 다른 방향으로 조향(steering)되는 복수의 복사패턴을 생성하여, 하나의 안테나만으로도 차량의 모든 후측방 영역들을 정밀하게 탐지할 수 있는 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열안테나에 대한 것이다.The present invention relates to a microstrip antenna technique, and more particularly to a microstrip antenna technology in which any one of a plurality of lower transmission lines connected to a plurality of upper feed lines is selected to supply electromagnetic energy to a plurality of upper feed lines, The present invention relates to an electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for a vehicle radar capable of generating a plurality of radiation patterns to be steered in different directions and precisely detecting all the rear lateral regions of the vehicle with only one antenna.
최근 무선통신, 레이더에 대한 수요의 급격한 증가 및 MIC(Metal Insulator Semiconductor), MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 기술의 발달로 인하여, 소형화 및 경량화가 가능하고 저렴하며 능동회로와 쉽게 집적화할 수 있는 마이크로스트립 다이폴 안테나(microstrip dipole antenna)에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 이러한 마이크로스트립 다이폴 안테나의 급전구조로서 종래에는 주로 마이크로스트립 선로에 의한 직접연결(direct connected) 급전방식이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 직접연결 급전방식은 다수의 복사소자가 연결되는 배열 안테나 구조에서, 마이크로스트립 형태의 전력 분배기와 같은 별도의 급전구조가 필요하며, 그 별도의 급전구조에서 손실이 발생하기도 한다. 또한, 각 소자와의 연결이 전체 급전구조의 임피던스에 영향을 미치기 때문에, 모든 소자의 임피던스를 고려해야 하는 설계의 어려움이 있다. Recently, there has been a demand for a microstrip which can be miniaturized and lightweight, is inexpensive and can be easily integrated with an active circuit owing to the rapid increase in demand for radios and radar, and the development of MIC (Metal Insulator Semiconductor) and MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) Interest in microstrip dipole antennas is increasing day by day. As a feeding structure of such a microstrip dipole antenna, a direct connected feeding method using a microstrip line has been used in the related art. However, in the direct connection power supply system, a separate power supply structure such as a microstrip type power distributor is required in an array antenna structure in which a plurality of radiation elements are connected, and loss occurs in the separate power supply structure. In addition, since the connection with each element affects the impedance of the entire feed structure, there is a difficulty in designing to take into consideration the impedance of all the elements.
이러한 문제를 해결하기 위해, 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나에서 급전선로와 다이폴 안테나를 전자기결합(electromagnetically coupled, EMC)하여 급전하는 새로운 형태의 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나가 1985년 Pozar에 의해 제안되었다.To solve this problem, a new type of electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna was proposed by Pozar in 1985, in which a feed line and a dipole antenna are electromagnetically coupled (EMC) in a microstrip dipole array antenna.
한편, 차량용 후측방 레이더는 사각 지역 탐지(blind spot detection, BSD), 차선 변경 보조(lane change assistance, LCA), 후방 추돌 경고 (rear pre crash warning, RPCW) 및 후방 접근 차량 탐지(rear cross traffic alert, RCTA) 기능 수행을 위한 레이더이며, 따라서 상기 기능별 해당 영역들의 표적을 정밀하게 탐지할 수 있어야 한다. 그러나 상기 종래의 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 안테나는 하나의 급전선로를 이용하여 수직방향(bore-sight)의 단일 복사패턴을 형성하므로, 상당히 넓은 빔폭을 갖더라도 상기 후측방 레이더의 기능에 상응하는 모든 영역들(BSD, LCA, RPCW, RCTA)을 커버할 수 있는 빔 커버리지를 갖지 못하는 문제가 있다. 이러한 종래의 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 안테나에 대해서는 등록특허 제10-0675383호, 등록특허 제10-0286005 등에 상세히 기재되어 있다.On the other hand, the vehicle rear side radar includes blind spot detection (BSD), lane change assistance (LCA), rear pre crash warning (RPCW) and rear cross traffic alert , RCTA) function. Therefore, it is necessary to be able to precisely detect the target of the functional areas. However, since the conventional electromagnetic coupling microstrip dipole antenna forms a single radiation pattern in a vertical direction (bore-sight) by using one feeder line, even if it has a considerably wide beam width, (BSD, LCA, RPCW, RCTA). Such a conventional electromagnetic coupling microstrip dipole antenna is described in detail in Japanese Patent No. 10-0675383 and Japanese Patent No. 10-0286005.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 상부 급전선로들에 연결되는 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나를 선택하여 복수의 상부 급전선로에 전자계 에너지를 공급함으로써 서로 다른 방향으로 조향(steering) 되는 복사패턴을 생성하여, 하나의 안테나만으로도 후측방 차량용 레이더의 모든 기능별 영역들(BSD, LCA, RPCW, RCTA)을 정밀하게 탐지할 수 있는 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for supplying power to a plurality of upper feed lines by selecting any one of a plurality of lower transmission lines connected to a plurality of upper feed lines, And to provide an electromagnetic coupled microstrip dipole array antenna for a vehicle radar capable of precisely detecting all functional areas (BSD, LCA, RPCW, RCTA) of a rear side vehicle radar with only one antenna.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나는 복수의 복사체들의 배열로 형성되고 상기 복수의 복사체들로 급전된 에너지를 안테나의 복사패턴으로 복사하는 복사면과, 상기 복수의 복사체들과 직교하여 복수의 상부 급전선로들의 배열로 형성되고 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전된 서로 다른 위상의 RF에너지를 전자기결합을 이용하여 상기 복수의 복사체들로 급전하는 상부 급전면과, 복수의 하부 전송선로들을 포함하고 상기 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나가 전자기결합을 이용하여 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전하는 하부 급전면과, 상기 복수의 상부 급전선로들 및 상기 복수의 하부 전송선로들의 기생 방사 및 손실을 제거하는 접지면을 포함한다.An electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for a vehicle radar according to an embodiment of the present invention includes a radiation surface formed by an array of a plurality of radiation elements and radiating energy fed to the plurality of radiation elements in a radiation pattern of the antenna, And an RF power supply unit for supplying RF energy of different phases to the plurality of upper feed lines and feeding the RF energy to the plurality of radiators using electromagnetic coupling, A lower feed surface including a plurality of lower transmission lines and feeding any one of the plurality of lower transmission lines to the plurality of upper feed lines using electromagnetic coupling, And a ground plane for eliminating parasitic radiation and loss of the lower transmission lines of the antenna.
실시 예에 따라 상기 복사면은 상기 복사체들의 N X M(N 및 M은 자연수) 배열로 형성되며, 상기 복사체들 각각은 상기 복수의 상부 급전선로와 직교하며, 상기 상부 급전선로의 중심부에 대하여 소정의 서로 다른 위치적인 이격(offset)이 설정되어 상기 안테나 복사패턴의 부엽크기(sidelobe level, SLL)을 조절할 수 있다.According to an embodiment, the radiation plane is formed in an array of NXM (N and M is a natural number) array of the radiation elements, each of the radiation elements is orthogonal to the plurality of upper feed lines, Another positional offset may be set to adjust the sidelobe level (SLL) of the antenna radiation pattern.
상기 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나는 상기 복수의 하부 전송선로들 중 제1 전송선로로부터 급전 에너지를 공급받는 제1영역에서 상기 복수의 상부 급전선로들의 위상 거리를 상이하게 설정하여 제1 복사패턴을 형성한다.The electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for the vehicle radar may be configured such that the phase distances of the plurality of upper feed lines are set differently in a first region of the first transmission line among the plurality of lower transmission lines, 1 < / RTI >
또한, 상기 복수의 하부 전송선로들 중 제2전송선로로부터 급전 에너지를 공급받는 제2영역에서 상기 복수의 상부 급전선로들의 위상 거리를 상이하게 설정하여 상기 제1복사패턴과 최대빔(peak-beam) 방향이 다른 제2복사패턴을 형성할 수 있다.In addition, the phase distances of the plurality of upper feed lines may be set differently in a second region of the plurality of lower transmission lines, from which power is supplied from the second transmission line, so that the first radiation pattern and the peak- ) Direction of the first radiation pattern can be formed.
실시 예에 따라, 상기 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나는 상기 하부 급전면이 포함하는 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나의 전송선로를 선택하여 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전하는 스위치회로를 더 포함할 수 있다.According to the embodiment, the electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for the vehicle radar selects any one transmission line among the plurality of lower transmission lines included in the lower class surface to feed the plurality of upper feed lines And may further include a switch circuit.
실시 예에 따라, 상기 제1복사패턴은 사각 지역 탐지(BSD), 차선 변경 보조(LCA), 후방 추돌 경고(RPCW) 영역을 커버하기 위한 복사패턴으로 사용될 수 있고, 상기 제2복사패턴은 후방 접근 차량 탐지(RCTA) 영역을 커버하기 위한 빔 패턴으로 사용될 수 있다. 따라서, 하나의 안테나만으로도 후측방 차량용 레이더의 모든 기능별 영역들(BSD, LCA, RPCW, RCTA)을 정밀하게 탐지할 수 있다.According to an embodiment, the first radiation pattern may be used as a radiation pattern to cover a rectangular area detection (BSD), a lane change assistant (LCA), a rearward collision warning (RPCW) area, It can be used as a beam pattern to cover the approach vehicle detection (RCTA) area. Therefore, all the functional areas BSD, LCA, RPCW, and RCTA of the backward vehicle radar can be precisely detected with only one antenna.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로스트립 다이폴 배열안테나는 복수의 상부 급전선로들에 연결되는 하부 전송선로들 중 어느 하나를 선택하여 급전함으로써, 서로 다른 방향으로 조향되는 복수의 복사패턴들을 생성할 수 있는 효과가 있다.The microstrip dipole array antenna according to the embodiment of the present invention can generate a plurality of radiation patterns steered in different directions by selecting any one of lower transmission lines connected to a plurality of upper feed lines, It is effective.
따라서, 후측방 차량용 레이더의 안테나로서 상기 서로 다른 방향으로 조향되는 복사패턴들을 생성함으로써, 하나의 안테나만으로도 차량의 모든 후측방 기능별 영역들(BSD, LCA, RPCW, RCTA)을 정밀하게 탐지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, it is possible to precisely detect all the rear side functional areas (BSD, LCA, RPCW, RCTA) of the vehicle with only one antenna by generating radiation patterns steered in the different directions as the antenna of the back side vehicle radar It is effective.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나를 구성하고 있는 각 층(layer)들을 나타내는 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 복사면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도이다.
도 4는 도 2에 도시된 상부 급전면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도이다.
도 5는 도 2에 도시된 하부 급전면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 5에 도시된 하부 급전면의 제1전송선로를 통하여 급전되는 경우의 제1 복사패턴이 형성되는 예를 나타내는 도이다.
도 7은 도 5에 도시된 하부 급전면의 제2전송선로를 통하여 급전되는 경우의 제2 복사패턴이 형성되는 예를 나타내는 도이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to fully understand the drawings recited in the detailed description of the present invention, a detailed description of each drawing is provided.
1 is a view showing an electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for a vehicle radar according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing layers constituting the microstrip dipole array antenna shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the copying surface shown in FIG. 2 in detail.
FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the upper class surface shown in FIG. 2 in detail.
5 is a view for explaining the construction of the lower class front face shown in FIG. 2 in detail.
6 is a view illustrating an example in which a first radiation pattern is formed when power is supplied through a first transmission line of a lower class front surface shown in FIG.
7 is a view illustrating an example in which a second radiation pattern is formed when power is supplied through a second transmission line of a lower class front surface shown in FIG.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are only for the purpose of illustrating embodiments of the inventive concept, But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having", etc. are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나(electromagnetically coupled microstrip dipole array antenna, 이하 '다이폴 배열 안테나'라 함)를 나타내는 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 다이폴 배열 안테나를 구성하고 있는 각 층들을 나타내는 도이다.1 is a view showing an electromagnetically coupled microstrip dipole array antenna (hereinafter referred to as 'dipole array antenna') for a vehicle radar according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing layers constituting a dipole array antenna.
도 1 및 도 2를 참조하면, 다이폴 배열 안테나(10)가 포함하는 각 층들(100, 200, 300 및 400)은 복사면(100), 상부 급전면(200), 하부 급전면(300) 및 접지면(400)으로 구성된다.1 and 2, each
이때, 다이폴 배열 안테나(10)가 포함하는 모든 층들(100, 200, 300 및 400)은 서로 분리된 유전체 기판들에 의해 형성되고, 복사면(100), 상부 급전면(200), 하부 급전면(300)은 각각 전자기결합(electromagnetically coupled, EMC)을 이용하여 하나의 층에서 다른 층으로 RF 에너지가 급전된다.At this time, all the
따라서, 다이폴 배열 안테나(10)는 각 층들(100, 200, 300)이 포함하는 급전선로와 복사소자 각각의 특성에 가장 적합한 유전체 기판을 선택할 수 있어 급전선로와 복사소자 각각을 최적 설계할 수 있으며, 또한 접지면(400)이 복사특성을 열화시키는 전송선로의 기생 방사를 막아주는 역할을 수행한다.Accordingly, the
이하 다이폴 배열 안테나(10)를 구성하는 각 층들(100, 200, 300 및 400)에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the
도 3은 도 2에 도시된 복사면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도이다.FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the copying surface shown in FIG. 2 in detail.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 복사면(100)은 유전체 기판 위에 각각이 도체로 이루어진 복수의 복사체들(111)의 배열로 형성된다.Referring to Figs. 1 to 3, the
도 1 및 도 2에서는 복사면(100) 상의 배치되는 복수의 복사체들(111)을 9 X 9의 배열로 도시하였으나 이에 한정하는 것이 아니며, 설계에 따라 복사면(100)이 포함하는 복수의 복사체들(111)은 N X M (N과 M은 자연수)의 배열과 같이 다양한 배열로 구현될 수 있다. 일반적으로 상기 N과 M 각각이 커질수록 복사면(100)을 통해 복사되는 빔은 더 첨예(sharp)해진다.1 and 2, the plurality of
한편, 복사면(100) 상의 복수의 복사체들(111)은 후술할 도 4의 상부 급전선로들(211 내지 219)의 중심부에 대해서 동일한 위치에 배열될 수도 있으나, 실시 예에 따라서는 복사체들(111) 각각의 위치가 상부 급전선로들(211 내지 219) 각각의 중심부로부터 소정의 이격을 두어 배열됨으로써 복사면(100)으로부터 복사되는 복사패턴의 부엽크기를 조정할 수 있다. On the other hand, the plurality of
다시 도 1을 참조하면, 각 복사체들(111)이 상부 급전선로들(211 내지 219)의 중심부에 대해서 서로 다른 소정의 이격 위치를 갖는 것을 알 수 있다.Referring again to FIG. 1, it can be seen that each of the
도 4는 도 2에 도시된 상부 급전면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도이고, 도 5는 도 2에 도시된 하부 급전면을 상세히 설명하기 위한 도이다.FIG. 4 is a view for explaining the detailed construction of the upper level front face shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a view for explaining the lower level front face shown in FIG. 2 in detail.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상부 급전면(200)은 유전체 기판 위에 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)의 배열로 형성된다.4 and 5, the
도 4에서는 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)이 9개의 마이크로스트립 선로들로 이루어진 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것이 아니며 도 3에서와 마찬가지로 상기 M에 상응하는 개수의 급전선로들로 구현될 수 있음은 물론이다.Although the plurality of
이때, 제1영역(R1)에서의 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)의 각 위상거리(d11 내지 d19)는 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 제2영역(R2)내에서 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)의 각 위상 거리(d21 내지 d29) 역시 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있다.In this case, the phase distances d11 to d19 of the plurality of
상기 위상거리란 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219) 각각에 대한 Y축 방향으로 가상의 중심부(점선)를 가정하였을 때, 그 가상의 중심부와 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)과의 간격을 의미하며, 상기 간격에 따라 급전되는 에너지의 위상을 변경할 수 있다. When the phase distance is assumed to be a virtual central portion (dotted line) in the Y axis direction with respect to each of the plurality of
예컨대, 제1영역(R1) 내에서 상부 제1급전선로(211)의 위상거리는 d11(이때, 제1영역(R1)에서 상부 제1급전선로(211)와 가상의 중심부(점선)는 일치하므로 d11은 0이다), 상부 제2급전선로(212)의 위상거리 d12, 상부 제3급전선로(213)의 위상거리는 d13 등과 같이 설정될 수 있으며, 제2영역(R2) 내에서 상부 제1급전선로(211)의 위상거리는 d21, 상부 제2급전선로(212)의 위상거리 d22, 상부 제3급전선로(213)의 위상거리는 d23 등과 같이 설정될 수 있다.For example, in the first region R1, the phase distance of the upper
상기 제1영역(R1)이란 후술할 하부 급전면(300)의 제1전송선로(330)로부터 전자기결합 방식을 통해 급전 에너지를 공급받는 영역을 의미하고, 상기 제2영역(R2)이란 하부 급전면(300)의 제2전송선로(350)로부터 전자기결합 방식을 통해 급전 에너지를 공급받는 영역을 의미한다.The first region R1 is a region to receive a power supply from the
즉, 상부 급전면(200)은 제1영역(R1) 내에서 각 상부 급전선로들(211 내지 219)의 위상거리(d11 내지 d19)를 조정하여 설계함으로써, 하부 급전면(300)의 제1전송선로(330)로부터 상부 급전면(200)의 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)에 급전되는 신호의 각 위상들을 조정하여 복사면(100)에 급전할 수 있다.That is, the
결국, 각 상부 급전선로(211 내지 219)의 위상거리(d11 내지 d19)를 어떻게 설정할 것인지에 따라 복사면(100)에 배열된 복사체(111)에 급전되는 각각의 위상들을 변경할 수 있으므로, 궁극적으로는 복사면(100)이 복사하는 제1 복사패턴 최대빔의 방향을 원하는 각도로 형성할 수 있도록 한다.As a result, it is possible to change the respective phases supplied to the
마찬가지로, 제2영역(R2) 내에서 각 상부 급전선로들(211 내지 219)의 위상거리(d21 내지 d29)를 조정함으로써, 하부 급전면(300)의 제2전송선로(350)로부터 상부 급전면(200)의 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)에 급전되는 신호의 각 위상들을 조정하여 복사면(100)에 급전할 수 있다.Likewise, by adjusting the phase distances d21 to d29 of the
따라서, 각 상부 급전선로(211 내지 219)의 위상거리(d21 내지 d29)에 따라 복사면(100)에 배열된 복사체(111)에 급전되는 또 다른 각각의 위상들을 변경할 수 있으므로, 복사면(100)이 복사하는 제2복사패턴의 방향을 제 1 복사패턴과는 다른 방향으로 형성할 수 있다.Therefore, it is possible to change each of the other phases supplied to the
상기와 같이 제1영역(R1) 또는 제2영역(R2) 내에서의 각 상부 급전선로들(211 내지 219)의 위상거리(d11 내지 d19, d21 내지 d29)를 조정한다는 것은, 결국 각 상부 급전선로들(211 내지 219)에 공급되는 신호의 위상값을 변경하는 것을 의미하며, 이는 다시 복사면(100)에 배열된 복수의 복사체들(111) 각각 급전하는 신호의 위상값을 변경하는 것을 의미한다.Adjusting the phase distances d11 to d19, d21 to d29 of the
예컨대, 상부 제1급전선로(211)는 복사면(100) 상의 9 X 9 로 배열된 복사체들 중에 제1열에 속하는 복사체들에 변경된 위상값을 갖는 신호를 급전하고, 상부 제2급전선로(212)는 제2열에 속하는 복사체들에 변경된 위상값을 갖는 신호를 급전한다.For example, the upper
이와 유사하게 상부 제3급전선로(213) 내지 상부 제9급전선로(219) 역시 상기 9 X 9 로 배열된 복사체들 중에 상응하는 열에 속하는 복사체들로 변경된 위상값을 갖는 신호를 급전한다.Similarly, the upper
따라서, 상기 변경한 위상값에 따라 다이폴 배열 안테나(10)의 제1복사패턴 또는 제2복사패턴을 원하는 방향으로 각각 조향(steering)할 수 있다.Therefore, the first radiation pattern or the second radiation pattern of the
일 실시예로서, 다이폴 배열 안테나의 복사패턴을 원하는 방향(-60도 내지 +60도)으로 조향하기 위해 상기 제1열 내지 제9열에 속하는 복사체들 각각이 갖는 위상값들을 하기 표 1에 나타내었다.As one embodiment, the phase values of each of the radiators belonging to the first to ninth columns for steering the radiation pattern of the dipole array antenna in a desired direction (-60 degrees to +60 degrees) are shown in Table 1 below .
예컨대, 상기 다이폴 배열 안테나(10)의 복사패턴을 -40도로 조향하기 위해서, 상기 제1열 내지 제9열에 속하는 복사체들 각각은 0도, 102.2도, -155.6도, -53.4도, 48.9도, 151.1도, -106.7도, -4.5도 및 97.7도의 위상값을 가져야 한다.For example, in order to steer the radiation pattern of the
그리고 동작주파수가 10GHz(마이크로스트립 선로내 파장은 약17.7mm, 유전체 기판의 구조에 따라 달라질 수 있음)인 다이폴 배열 안테나(10)에 있어서, 상기 제1열 내지 제9열에 속하는 복사체들 각각이 상기 위상값들을 갖기 위해서는 복수의 급전라인들(211 ~ 219) 각각의 위상거리(d11 ~ d19 또는 d21 ~ d29)가 0mm(0도×17.7mm/360도), 5.02mm, -7.65mm, -2.63mm, 2.40mm, 7.43mm, -5.25mm, -0.22mm 및 4.80mm 로 설정된다.And the operating frequency is 10 GHz (the wavelength in the microstrip line is about 17.7 mm, which may vary depending on the structure of the dielectric substrate), in the
즉, 원하는 조향 각도의 복사패턴을 형성하기 위해, 상기 제1열 내지 제9열에 속하는 복사체들 각각이 상응하는 위상값을 갖도록 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219) 각각의 위상거리(d11 ~ d19 또는 d21 ~ d29)를 설정한다.That is, in order to form a radiation pattern of a desired steering angle, the phase distances d11 to d21 of each of the plurality of
한편, 도 5의 하부 급전면(300)은 제1전송선로(330)와 제2전송선로(350)를 포함하며, 각각의 급전선로는 RF 스위치(370)의 제 1 급전단자(PORT1)와 제 2 급전단자(PORT2)에 연결되어, RF 스위치의 제어를 통하여 원하는 급전단자, 즉 하부 급전면(300)의 원하는 전송선로(예컨대, 제1전송선로(330) 또는 제2전송선로(350))에 RF 에너지를 공급할 수 있다.5 includes a
이때, 하부 급전면(300)의 제1전송선로(330)는 도 4에 도시된 제1영역(R1)의 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)로 전자기결합 방식을 통해 급전하고, 제2전송선로(350)는 제2영역(R2)의 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)로 전자기결합 방식을 통해 급전한다.At this time, the
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 다이폴 배열 안테나(10)는 하부 급전면(300)의 제1전송선로(330)를 통해 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)로 급전하는 경우, 상기 제1복사패턴을 형성하고, 하부 급전면(300)의 제2전송선로(350)를 통해 복수의 상부 급전선로들(211 내지 219)로 급전하는 경우에는 상기 제2복사패턴 형성할 수 있다.Therefore, when the
상기와 같은 선택적 접속에 의해, 본 발명의 실시 예에 따른 다이폴 배열 안테나(10)는 하나의 안테나만으로도 사각 지역 탐지(BSD), 차선 변경 보조(LCA), 후방 추돌 경고 (RPCW)의 기능을 위한 제1복사패턴 및 후방 접근 차량 탐지(RCTA) 기능을 수행하기 위한 제2복사패턴을 선택적으로 형성할 수 있다.With the above selective connection, the
실시 예에 따라, 차량의 주행 중에는 RF스위치(370)에 의해 하부 급전면(300)의 제1전송선로(330)가 선택되어, RF 에너지가 전자기결합 방식으로 제1영역(R1)의 상부 급전선로들(211 내지 219)로 공급되고, 복사면(100)의 복사체(111)에 의해서, 사각 지역 탐지(BSD), 차선 변경 보조(LCA), 후방 추돌 경고 (RPCW)의 기능을 위한 상기 제1복사패턴의 모양으로 대기중에 복사하게 된다.The
그리고, 차량의 후진 기어가 입력되는 경우인 차량의 후방 주차시 또는 주차 이탈 시에는 RF 스위치(370)에 의해 하부 급전면(300)의 제2전송선로(350)가 선택되어, RF 에너지가 전자기결합 방식으로 제2영역(R2)의 상부 급전선로들(211 내지 219)로 공급되고, 복사면(100)의 복사체(111)에 의해서, 후방 접근 차량 탐지(RCTA) 기능을 위한 상기 제2빔 복사패턴의 모양으로 대기중에 복사하게 된다.The
앞서 설명하였듯이, 복사면(100) 상의 복수의 복사체들(111)은 소정의 이격을 설정하여 복사되는 복사패턴의 부엽크기를 조정할 수 있다. As described above, the plurality of radiating
이러한 이격은 복사체(111)의 위치가 상부 급전선로들(211 내지 219)의 중심선으로부터 멀어진 거리에 의해 결정된다. This spacing is determined by the distance of the position of the
예컨대, 상부 급전선로들(211 내지 219)의 중심선으로부터 멀리 떨어지면 질수록 이격은 커지게 되고, 상부 급전선로들(211 내지 219)로부터 복사체(111)에 전자기결합 방식으로 공급되는 RF 에너지도 커지게 된다.For example, as the distance from the center line of the
따라서, 각각의 복사체(111)의 이격을 조정함으로써, 각각의 복사체(111)에 공급되는 RF 에너지의 크기를 조정할 수 있으며, 각 복사체(111)의 크기비가 원하는 부엽크기를 갖는 테일러분포(Taylor distribution)가 되도록 설계하는 것이다.Therefore, by adjusting the spacing of the
도 6은 도 5에 도시된 하부 급전면의 제1전송선로를 통하여 급전되는 경우의 제1복사패턴이 형성되는 예를 나타내는 도이고, 도 7은 도 5에 도시된 하부 급전면의 제2전송선로를 통하여 급전되는 경우의 제2복사패턴이 형성되는 예를 나타내는 도이다.FIG. 6 is a view illustrating an example in which a first radiation pattern is formed when power is supplied through a first transmission line of a lower class surface shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a cross- FIG. 5 is a view showing an example in which a second radiation pattern is formed when power is supplied through a path.
도 6을 참조하면, 상기 제1복사패턴은 차량 주행시 후측방 차량용레이더의 사각 지역 탐지(BSD), 차선 변경 보조(LCA), 후방 추돌 경고(RPCW)의 기능영역을 모두 커버할 수 있는 복사패턴임을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the first radiation pattern includes a radiation pattern (hereinafter referred to as a radiation pattern) that can cover all functional areas of a rear area vehicle radar (BSD), a lane change assistant (LCA), and a rearward collision warning .
도 7을 참조하면, 상기 제2복사패턴은 차량 주차시 후측방 차량용레이더의 후방 접근 차량 탐지(RCTA)의 기능영역을 커버할 수 있는 복사패턴임을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the second radiation pattern is a radiation pattern that can cover the functional area of the rear access vehicle detection (RCTA) of the rear side vehicle radar when parking the vehicle.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 다이폴 배열 안테나(10)는 RF 스위치(370)에 의해서 하부 전송선로들(330, 350) 중 어느 하나를 선택하여, 제1영역(R1) 또는 제2영역(R2)의 상부 급전선로들(211 내지 219)에 급전함으로써 서로 다른 방향으로 조향되는 복사패턴을 생성할 수 있으며, 따라서 하나의 다이폴 배열 안테나(10)만으로도 후측방 차량용 레이더의 모든 기능 영역들(BSD, LCA, RPCW, RCTA)을 정밀하게 탐지할 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나 (다이폴 배열 안테나)
100: 복사면
111: 복사체
200: 상부 급전면
211 ~ 219: 상부 급전선로
300: 하부 급전면
330: 제1전송선로
350: 제2전송선로
370: RF 스위치
400: 접지면10: Electromagnetically Coupled Microstrip Dipole Array Antenna (Dipole Array Antenna)
100: Copy side
111: Copier
200: Upper grade front
211 to 219: Upper feed line
300: Lower class front
330: first transmission line
350: second transmission line
370: RF switch
400: ground plane
Claims (5)
상기 복수의 복사체들과 직교하는 복수의 상부 급전선로들의 배열로 형성되고, 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전된 RF 에너지를 전자기결합을 이용하여 상기 복수의 복사체들로 급전하는 상부 급전면;
복수의 하부 전송선로들을 포함하고, 상기 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나가 전자기결합을 이용하여 상기 복수의 상부 급전선로들로 RF 에너지를 급전하는 하부 급전면; 및
상기 복수의 상부 급전선로들 및 상기 복수의 하부 전송선로들의 기생 방사 및 손실을 제거하는 접지면;을 포함하고,
차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나는,
상기 복수의 하부 전송선로들 중 제1전송선로로부터 RF 에너지가 공급되는 제1영역에서, 상기 복수의 상부 급전선로들의 위상 거리를 상이하게 설정하여 제1빔 복사패턴을 형성하고,
상기 복수의 하부 전송선로들 중 제2전송선로로부터 RF 에너지가 공급되는 제2영역에서, 상기 복수의 상부 급전선로들의 위상 거리를 상이하게 설정하여 상기 제1빔 복사패턴의 조향각과 다른 각도의 조향각을 갖는 제2빔 복사패턴을 형성하는 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나.A copying surface formed of an array of a plurality of radiators and copying the RF energy supplied to the plurality of radiators as a radiation pattern of the antenna;
An upper feed surface formed by an array of a plurality of upper feed lines orthogonal to the plurality of radiators and feeding RF energy supplied to the plurality of upper feed lines to the plurality of radiators using electromagnetic coupling;
A lower feed surface that includes a plurality of lower transmission lines and in which one of the plurality of lower transmission lines feeds RF energy to the plurality of upper feed lines using electromagnetic coupling; And
And a ground plane for removing parasitic radiation and loss of the plurality of upper feed lines and the plurality of lower transmission lines,
An electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for a vehicle radar includes:
Forming a first beam radiation pattern by setting phase distances of the plurality of upper feed lines differently in a first region where RF energy is supplied from the first transmission line among the plurality of lower transmission lines,
Wherein a phase distance of the plurality of upper feed lines is set differently in a second region in which RF energy is supplied from the second transmission line among the plurality of lower transmission lines so that a steering angle of an angle different from the steering angle of the first beam radiation pattern Wherein the second beam radiation pattern has a second beam radiation pattern.
상기 복사체들의 N X M(N 및 M은 자연수) 배열로 형성되며, 상기 복사체들 각각은 상기 복수의 상부 급전선로들의 중심선으로부터 소정의 거리로 이격되어 배열됨으로써 상기 안테나 복사패턴의 부엽크기를 조절하는 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나. 2. The apparatus according to claim 1,
Wherein the radiators are arranged in a NXM (N and M is a natural number) array of the radiators, and each of the radiators is arranged at a predetermined distance from a center line of the plurality of upper feeder lines, An Electromagnetic Coupled Microstrip Dipole Array Antenna.
상기 하부 급전면이 포함하는 복수의 하부 전송선로들 중 어느 하나의 전송선로를 선택하여 상기 복수의 상부 급전선로들로 급전하는 RF스위치를 더 포함하는 차량용 레이더를 위한 전자기결합 마이크로스트립 다이폴 배열 안테나.The antenna according to claim 1, wherein the electromagnetic coupling microstrip dipole array antenna for the vehicle radar comprises:
Further comprising an RF switch for selecting one of the plurality of lower transmission lines included in the lower class surface and feeding the selected transmission line to the plurality of upper feed lines.
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GRNT | Written decision to grant |