KR101882460B1 - 레이더 디텍터 장치 - Google Patents

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KR101882460B1
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신진우
이현택
김정민
용주현
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주식회사 진진
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Abstract

본 발명은 레이더 디텍터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전체를 구비하거나 또는 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판과 상기 기판의 상면에 구성되는 복수 개의 방사 패치 및 급전라인으로 이루어지는 평면형 패치 어레이 안테나로 구성되는 레이더 디텍터 장치에 있어서 상기 패치 어레이 안테나의 기판에 렌즈기판을 부착함으로써 안테나의 수신 빔폭 및 수신감도를 향상시킬 수 있는 레이더 디텍터 장치에 관한 것으로서, 주파수 신호를 복수 개의 패치 안테나를 통해 수신 받는 평면형 패치 어레이 안테나부; 상기 평면형 패치 어레이 안테나부가 수신한 주파수 신호를 검출 및 변환시키는 제어장치; 상기 제어장치의 제어신호에 따라 구동되어, 검출된 신호와 관련된 정보를 시각적으로 제공하는 디스플레이부; 및 상기 검출된 신호와 관련된 정보를 음성으로 제공하는 오디오부를 포함하여 구성된다.

Description

레이더 디텍터 장치{Apparatus of radar detector}
본 발명은 레이더 디텍터 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전체를 구비하거나 또는 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판과 상기 기판의 상면에 구성되는 복수 개의 방사 패치 및 급전라인으로 이루어지는 평면형 패치 어레이 안테나로 구성되는 레이더 디텍터 장치에 있어서 상기 패치 어레이 안테나의 기판에 렌즈기판을 부착함으로써 안테나의 수신 빔폭 및 수신감도를 향상시킬 수 있는 레이더 디텍터 장치에 관한 것이다.
미국, 일본 등 선진국이나 기타 여러 나라에서는 레이더인 극초단파(microwave)를 이용한 여러 종류의 속도 측정기 및 도로의 여러 가지 상황을 알려주기 위한 안전경보용 송신기 등을 이용하여 차량의 안전운행을 위한 많은 노력을 해오고 있다.
특히, 일부 국가에서는 현재 단속용으로서 사용하고 있기도 하나, 미국이나 일본 등지에서는 속도 측정기 및 신호 검출기들의 사용을 안전운행을 돕는 합법적 장치로 인정하고 있으며, 세계적으로도 점차 그 사용을 합법화하고 있는 추세이다.
따라서 여러 종류의 속도측정기를 검출하고 도로상황을 운전자에게 알려주기 위한 레이더 디텍터에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔으며 최근에는 레이더 디텍터의 고성능을 유지하면서 소형화 및 경량화를 위해 유전체를 구비하거나 또는 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판을 구비한 패치 안테나가 레이더 디텍터에 적용되어 쓰이고 있다.
허나 이러한 패치 안테나의 경우는 이득이 낮아 이득을 높이기 위해 방사 패치를 다수 개 배열한 패치 어레이 안테나 형태가 쓰이고 있다. 하지만 이러한 패치 어레이 안테나의 경우도 신호를 수신하는 좌, 우 수신 빔폭이 좁은 문제점이 있고 이를 극복하기 위해서는 방사 패치의 수를 늘려야 하는데, 방사 패치의 수를 늘릴 경우 안테나의 크기가 커지게 되고 그로 인해 레이더 디텍터의 크기도 커지게 되는 문제점이 있었다.
등록특허 10-1736407, 등록일자 2017년 05월 10일, '신호 패턴을 판별할 수 있는 레이더 디텍터와 이를 이용한 신호 검출 방법' 등록특허 10-1226545, 등록일자 2013년 01월 21일, '레이더 디텍터용 안테나'
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 본 발명의 목적은 유전체를 구비하거나 또는 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판과 상기 기판의 상면에 구성되는 복수 개의 방사 패치 및 급전라인으로 이루어지는 평면형 패치 어레이 안테나로 구성되는 레이더 디텍터 장치에 있어서 상기 패치 어레이 안테나의 기판에 렌즈기판을 부착함으로써 안테나의 수신 빔폭 및 수신감도를 향상시킬 수 있는 레이더 디텍터 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 레이더 디텍터 장치는 주파수 신호를 복수 개의 패치 안테나를 통해 수신 받는 평면형 패치 어레이 안테나부; 상기 평면형 패치 어레이 안테나부가 수신한 주파수 신호를 검출 및 변환시키는 제어장치; 상기 제어장치의 제어신호에 따라 구동되어, 검출된 신호와 관련된 정보를 시각적으로 제공하는 디스플레이부; 및 상기 검출된 신호와 관련된 정보를 음성으로 제공하는 오디오부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 패치 어레이 안테나부는, 유전체를 구비하거나 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판; 상기 기판의 상면에 사각형 형상으로 구성되며, 서로 동일한 가로길이 및 세로길이를 갖고 인셋이 형성된 복수 개의 방사 패치; 상기 복수 개의 방사 패치를 전기적으로 연결하는 급전라인; 및 상기 기판의 상면에 부착되는 렌즈기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 렌즈기판은, 두께가 상기 기판의 1.5~2배이며 상기 기판의 상면에 부착되는 렌즈기판부; 및 상기 렌즈기판부에 상기 복수 개의 방사 패치의 개수만큼 반구형으로 구성되며 상기 복수 개의 방사 패치의 대각선 길이를 직경으로 하고 상기 복수 개의 방사 패치의 중심과 원의 중심이 일치되도록 형성되어 상기 복수 개의 방사 패치의 상면에 부착되는 패치렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 패치렌즈부는, 상기 렌즈기판부에 적어도 하나 이상이고 상기 복수 개의 방사 패치의 개수 이하로 구성되어 상기 복수 개의 방사 패치의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 레이더 디텍터 장치.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 제어장치는, 상기 패치 어레이 안테나부가 수신한 주파수 신호에서 검출을 원하는 신호를 검출하는 신호검출부; 상기 신호검출부가 검출한 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부가 변환한 디지털 신호를 분석하여 검출하고자 했던 신호일 경우 상기 디스플레이부 및 오디오부를 통해 알려주는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시하는 레이더 디텍터 장치는 상기 레이더 디텍터 장치를 구성하는 패치 어레이 안테나의 기판에 렌즈기판을 부착함으로써 안테나의 수신 빔폭 및 수신감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 디텍터 장치의 블록구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방사 패치의 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나의 도면
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 측면도
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 A측 단면도
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 예시도
도 4d는 본 발명읠 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수신감도 향상 도면
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구성될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우만이 아니라, 다른 부분을 통해 “간접적으로 연결”되는 경우도 포함하며 어떤 부분이 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함 할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 디텍터 장치의 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레이더 디텍터 장치는 주파수 신호를 복수 개의 패치 안테나를 통해 수신 받는 평면형 패치 어레이 안테나부(100)와 상기 평면형 패치 어레이 안테나부(100)가 수신한 주파수 신호를 검출 및 변환시키는 제어장치(200)와 상기 제어장치(300)의 제어신호에 따라 구동되어, 검출된 신호와 관련된 정보를 시각적으로 제공하는 디스플레이부(300) 및 상기 검출된 신호와 관련된 정보를 음성으로 제공하는 오디오부(400)로 구성된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방사 패치의 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나의 도면이다. 도 2와 도3에 도시된 바와 같이, 상기 패치 어레이 안테나부(100)에 적용되는 패치 어레이 안테나는 일반적으로 패치 어레이 안테나를 구성하는데 쓰이는 유전체를 구비하거나 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판(110)과 상기 기판(110)의 상면에 사각형 형상으로 구성되며, 서로 동일한 가로길이 및 세로길이를 갖고 인셋이 형성된 복수 개의 방사 패치(120) 및 상기 복수 개의 방사 패치(120)를 전기적으로 연결하는 급전라인(130)으로 이루어진다. 상기 기판(110)은 일정한 두께(h)를 갖고 유전체로서 공기층을 이용하는 것도 가능하며 테프론, 세라믹, 유리, 에폭시, 합성수지 등과 같은 다양한 재질의 유전체를 적용하는 것이 가능하나 이에 한정하지는 않는다.
상기 방사 패치(120)의 폭(L)과 넓이(W)는 상기 기판(110)의 유전율(Er), 두께(h) 또는 주파수 등에 따라 달라질 수 있으며 상기 방사 패치(120)는 구리나 알루미늄 등의 금속박판 및 전기전도도가 우수하고 성형성과 가공성이 좋은 금, 은 등의 금속박판을 사용하는 것이 가능하나 이에 한정하지는 않는다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 방사 패치(120)는 일측에 형성되는 y0의 길이를 갖는 한 쌍의 인셋을 통해서 급전이 이루어지는데 상기 인셋 급전을 이용한 방사 패치(120)의 경우는 상기 인셋의 길이에 따라 방사 패치(120)의 임피던스를 조절할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 따른 레이더 디텍터 장치의 패치 어레이 안테나부(110)에 적용되는 패치 어레이 안테나의 경우는 도 3에 도시된 것처럼 복수 개의 방사 패치(120)가 기판(110)에 배열되고 급전라인(130)에 의해 연결된 형태로 실시될 수 있으나 상기 배열의 경우는 사용목적에 따라 달라질 수 있는 것으로 도 3의 배열로 한정하지 않는다. 상기 급전라인(130)의 경우에는 상기 복수 개의 방사 패치(120)에 동일한 전류가 인가되도록 구성됨이 바람직하고 상기 급전라인(130)의 구성 역시 사용목적에 따라 달라질 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 측면도이며, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 A측 단면도이다. 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레이더 디텍터 장치의 패치 어레이 안테나부(100)는 상술한 것처럼 유전체를 구비하거나 또는 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판(110)과 상기 기판(110)의 상면에 사각형 형상으로 구성되며, 서로 동일한 가로길이 및 세로길이를 갖고 인셋이 형성된 복수 개의 방사 패치(120) 및 상기 복수 개의 방사 패치(120)를 전기적으로 연결하는 급전라인(130)으로 이루어지는 패치 어레이 안테나에 있어서 상기 기판(110)의 상면에 렌즈기판(140)이 부착된 형태로 구성된다. 상기 렌즈기판(140)은 두께가 상기 기판(110)의 1.5~2배이며 바람직하게는 상기 기판(110) 두께의 2배가 되도록 구성되며 상기 기판(110)의 상면에 부착되는 렌즈기판부(141) 및 상기 렌즈기판부(141)에 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 개수만큼 반구형으로 구성되며 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 대각선 길이를 직경으로 하고 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 중심과 원의 중심이 일치되도록 형성되어 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 상면에 부착되는 패치렌즈부(142)로 구성된다. 상기 패치렌즈부(142)는 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 방사 패치(120)의 상면에 부착될 수 있도록 속이 꽉 찬 상태의 반구형으로 높이는 상기 방사 패치(120)의 대각선 길이의 절반으로 구성됨이 바람직하며 상기 패치렌즈부(142)의 재질은 테프론, 세라믹, 유리, 에폭시, 아크릴, 합성수지 등과 같은 다양한 유전체가 쓰일 수 있으며 이는 사용목적에 따라 달라질 수 있다.
도 4c와 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 어레이 안테나부의 예시도이다. 상기 패치렌즈부(142)는 상기 렌즈기판부(141)에 적어도 하나 이상이고 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 개수 이하로 구성되어 상기 방사 패치(120)의 상면에 부착될 수 있다. 따라서 사용목적에 따라 상기 렌즈기판(140)의 구성이 달라질 수 있는데 도 4c에 도시된 바와 같이 면적이 상기 기판(110)의 면적과 동일하고 상기 기판(110)에 형성되는 복수 개의 방사 패치(120)의 개수만큼 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 대각선 길이를 직경으로 하고 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 중심과 원의 중심이 일치되도록 형성되는 렌즈구멍(143)을 포함하여 구성되는 상기 렌즈기판부(141)에 있어서 상기 패치렌즈부(142)를 부착하기 원하는 렌즈구멍(143)의 위치에만 상기 패치렌즈부(142)가 형성된 렌즈기판(140)의 형태일 수 있으며, 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 패치렌즈부(142)의 면적보단 크고 다른 방사 패치(120)를 간섭하지 않을 정도의 면적으로 구성되는 렌즈기판부(141)에 하나의 패치렌즈부(142)가 포함된 렌즈기판(140)의 형태일 수 있다. 도 4d에 도시된 것처럼 렌즈기판부(141)의 면적이 상기 기판(110)의 면적과 다른 렌즈기판(140)의 경우에는 패치렌즈부(142)를 부착하기 원하는 방사 패치(120)의 상면에 방사 패치(120)의 중심과 상기 패치렌즈부(142)의 원의 중심이 일치되도록 하여 상기 렌즈기판(140)을 기판(110)에 부착시키면 된다. 상기 기판(110)과 상기 렌즈기판(140)의 부착방법은 접착제를 이용하거나 기구물 등을 통해서 부착시킬 수 있으나 이는 사용목적에 따라 달라질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수신감도 향상 도면이다. 도 5는 표 1을 그래프로 도시한 도면이다.
Patch Antenna off-axis 측정 Data
구분 렌즈기판(120) 부착 렌즈기판(120) 미부착
-45º 89.0dBm 92.5dBm
-40º 89.0dBm 86.5dBm
-35º 95.0dBm 80.5dBm
-30º 100.5dBm 93.5dBm
-25º 104.5dBm 99.5dBm
-20º 106.5dBm 101.5dBm
-15º 107.5dBm 107.5dBm
-10º 114.5dBm 113.0dBm
-5º 118.5dBm 117.5dBm
119.5dBm 118.5dBm
118.5dBm 117.5dBm
10º 114.5dBm 113.0dBm
15º 107.5dBm 107.5dBm
20º 106.5dBm 101.5dBm
25º 104.5dBm 99.5dBm
30º 100.5dBm 93.5dBm
35º 95.0dBm 80.5dBm
40º 89.0dBm 86.5dBm
45º 89.0dBm 92.5dBm
도 5에 도시된 것처럼 패치 어레이 안테나의 기판(110)에 렌즈기판(140)을 부착한 경우와 그렇지 않은 경우보다 수신 빔폭 및 수신감도가 개선된 것을 확인할 수 있고 특히 30°~ 35° 부분에서 상기 렌즈기판(140)을 부착하지 않은 경우 신호 수신이 급격하게 떨어지는 노치(Notch)현상이 발생하는데 비해 상기 렌즈기판(140)을 부착할 경우 약 15dbm 정도 감도가 개선된 것을 확인할 수 있다.
상기 제어장치(200)는 상기 패치 어레이 안테나부(100)가 수신한 주파수 신호에서 검출을 원하는 신호를 검출하는 신호검출부(210)와 상기 신호검출부(210)가 검출한 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리부(220) 및
상기 신호처리부(220)가 변환한 디지털 신호를 분석하여 검출하고자 했던 신호일 경우 상기 디스플레이부(300) 및 오디오부(400)를 통해 알려주는 제어부(230)로 구성되는데 상기 패치 어레이 안테나부(100)를 통해서 수신한 수신 빔폭 및 수신감도가 향상된 주파수 신호를 상기 제어장치가(200)가 상술한 것처럼 검출, 변환, 분석 단계를 거쳐 상기 디스플레이부(300) 및 오디오부(400)를 통해 출력함으로써 사용자는 본 발명인 수신 빔폭 및 수신감도가 향상된 레이더 디텍터 장치를 통해 운전을 하면서 여러 종류의 속도측정기 및 신호검출기에 대한 정보를 제공받을 수 있는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시 예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 패치 어레이 안테나부
110 : 기판
120 : 방사 패치
130 : 급전라인
140 : 렌즈기판
141 : 렌즈기판부
142 : 패치렌즈부
143 : 렌즈구멍
200 : 제어장치
210 : 신호검출부
220 : 신호처리부
230 : 제어부
300 : 디스플레이부
400 : 오디오부

Claims (5)

  1. 주파수 신호를 복수 개의 패치 안테나를 통해 수신 받는 평면형 패치 어레이 안테나부(100);
    상기 평면형 패치 어레이 안테나부(100)가 수신한 주파수 신호를 검출 및 변환시키는 제어장치(200);
    상기 제어장치(200)의 제어신호에 따라 구동되어, 검출된 신호와 관련된 정보를 시각적으로 제공하는 디스플레이부(300); 및
    상기 검출된 신호와 관련된 정보를 음성으로 제공하는 오디오부(400);
    를 포함하되,
    상기 패치 어레이 안테나부(100)는,
    유전체를 구비하거나 유전체와 자성체를 함께 구비하는 기판(110);
    상기 기판(110)의 상면에 사각형 형상으로 구성되며, 서로 동일한 가로길이 및 세로길이를 갖고 인셋이 형성된 복수 개의 방사 패치(120);
    상기 복수 개의 방사 패치(120)를 전기적으로 연결하는 급전라인(130); 및
    상기 기판(110)의 상면에 부착되는 렌즈기판(140);
    을 포함하되,
    상기 렌즈기판(140)은,
    두께가 상기 기판(110)의 1.5~2배이며 상기 기판(110)의 상면에 부착되는 렌즈기판부(141); 및
    상기 렌즈기판부(141)에 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 개수만큼 반구형으로 구성되며 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 대각선 길이를 직경으로 하고 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 중심과 원의 중심이 일치되도록 형성되어 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 상면에 부착되는 패치렌즈부(142);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 디텍터 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패치렌즈부(142)는,
    상기 렌즈기판부(141)에 적어도 하나 이상이고 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 개수 이하로 구성되어 상기 복수 개의 방사 패치(120)의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 레이더 디텍터 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치(200)는,
    상기 패치 어레이 안테나부(100)가 수신한 주파수 신호에서 검출을 원하는 신호를 검출하는 신호검출부(210);
    상기 신호검출부(210)가 검출한 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리부(220); 및
    상기 신호처리부(220)가 변환한 디지털 신호를 분석하여 검출하고자 했던 신호일 경우 상기 디스플레이부(300) 및 오디오부(400)를 통해 알려주는 제어부(230);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 디텍터 장치.
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