KR102588844B1 - 측위용 안테나 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 음영 지역을 해소하면서 전방향(즉, X 방향, Y 방향 및 Z 방향) 위치 측정이 가능하도록 한 측위용 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 측위용 안테나 모듈은 서로 직교하도록 배치되는 한 쌍의 송수신용 안테나와 한 쌍의 수신용 안테나로 포함하여 구성되고, 한 쌍의 송수신용 안테나 중 하나를 통해 UWB 측위 신호를 송출하고, 한 쌍의 수신용 안테나 중 하나를 통해 제1 UWB 수신 신호를 수신하고, 한 쌍의 송수신용 안테나 중 다른 하나를 통해 제2 UWB 수신 신호를 수신하고, 제1 및 제2 UWB 수신 신호를 근거로 측위 대상의 위치를 측정한다.
Description
본 발명은 측위용 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신호 송수신을 통해 측정 대상의 위치를 측정하는 측위용 안테나 모듈에 관한 것이다.
AoA(Angle of Arrival)는 UWB 위치 측위 방식 중의 하나로 UWB Tag의 방향을 측정할 수 있는 방식이다.
UWB 위치 측정 방식은 UWB 칩셋의 한계로 인해 대략 ± 60° 내의 방향만 측정이 가능하다. 즉, 종래의 측위용 안테나 모듈은 전방향 측정이 불가능하고, 2차원에서만 위치를 측정할 수 있는 상황이다. 이에, 실제 측위 환경에서는 2차원뿐 아니라 3차원 방향 탐지가 가능한 안테나 모듈이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로 XYZ 방향으로 측정 대상의 위치를 측정하여 2차원뿐 아니라 3차원 위치 측정이 가능하도록 한 측위용 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 LOS(Line Of Sight)가 아닌 NLOS(Non Line Of Sight)로 음영 지역을 해소하면서 전방향(즉, X 방향, Y 방향 및 Z 방향) 위치 측정이 가능하도록 한 측위용 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈은 측정 대상의 위치를 측정하기 위한 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 출력한 후 전송 경로를 통해 UWB 측위 신호를 출력하고, 제1 수신 경로를 통해 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 수신 경로를 통해 수신한 제2 UWB 수신 신호를 근거로 측위 대상의 위치를 측정하는 UWB 칩셋, UWB 칩셋과 제1 수신 경로를 통해 연결되면 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 UWB 칩셋으로 전송하는 제1 수신 안테나, UWB 칩셋과 제1 수신 경로를 통해 연결되면 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 UWB 칩셋으로 전송하는 제2 수신 안테나, UWB 칩셋과 전송 경로를 통해 연결되면 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출하고, UWB 칩셋과 제2 수신 경로를 통해 연결되면 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 UWB 칩셋으로 전송하는 제1 송수신 안테나, UWB 칩셋과 전송 경로를 통해 연결되면 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출하고, UWB 칩셋과 제2 수신 경로를 통해 연결되면 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 UWB 칩셋으로 전송하는 제2 송수신 안테나, UWB 칩셋의 제1 제어 신호에 응답하여 제1 송수신 안테나 및 제2 송수신 안테나 중에 하나와 UWB 칩셋을 연결하는 전송 경로를 형성하도록 스위칭하고, UWB 측위 신호가 출력된 후 제1 송수신 안테나 및 제2 송수신 안테나 중에 다른 하나와 UWB 칩셋을 연결하는 제2 수신 경로를 형성하도록 스위칭하는 제1 스위치 모듈 및 UWB 칩셋의 제2 제어 신호에 응답하여 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중에서 하나와 UWB 칩셋을 연결하여 제1 수신 경로를 형성하도록 스위칭하는 제2 스위치 모듈을 포함한다.
제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나는 이격된 상태로 서로 마주보도록 배치되고, 제1 송수신 안테나 및 제2 송수신 안테나는 이격된 상태로 서로 마주보도록 배치되고, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 연결한 제1 가상 직선은 제1 송수신 안테나 및 제2 송수신 안테나를 연결한 제2 가상 직선과 직교할 수 있다.
UWB 칩셋은 제1 스위치 모듈로 제1 제어 신호를 출력하는 제1 컨트롤 단자, 제2 스위치 모듈로 제2 제어 신호를 출력하는 제2 컨트롤 단자, 제2 스위치 모듈에 의해 제1 송수신 안테나 및 제2 송수신 안테나 중에서 하나와 연결되어 전송 경로를 형성하고, 전송 경로로 UWB 측위 신호를 출력하는 송신 단자, 제1 스위치 모듈에 의해 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중에서 하나와 연결되어 제1 수신 경로를 형성하고, 제1 수신 경로를 통해 UWB 측위 신호에 대한 측위 대상의 응답 신호인 제1 UWB 수신 신호를 수신하는 제1 수신 단자 및 제2 스위치 모듈에 의해 제1 송수신 안테나 및 제2 송수신 안테나 중에서 하나와 연결되어 제2 수신 경로를 형성하고, 제2 수신 경로를 통해 UWB 측위 신호에 대한 측위 대상의 응답 신호인 제2 UWB 수신 신호를 수신하는 제2 수신 단자를 포함할 수 있다.
제1 스위치 모듈은 SPDT 스위치인 제1 스위치 및 제2 스위치를 연결한 DPDT 스위치로 구성되고, 제1 스위치는 제1 폴, UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결된 제1 쓰로우 및 UWB 칩셋의 송신 단자와 연결된 제2 쓰로우를 포함하고, 제2 스위치는 제1 폴과 연결된 제2 폴, 제1 송수신 안테나와 연결된 제3 쓰로우 및 제2 송수신 안테나와 연결된 제4 쓰로우를 포함할 수 있다.
제2 스위치 모듈은 SPDT 스위치로 구성되고, UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결된 제3 폴, 제1 수신 안테나와 연결된 제5 쓰로우 및 제2 수신 안테나와 연결된 제6 쓰로우를 포함할 수 있다.
UWB 칩셋은 제1 송수신 안테나를 통해 UWB 측위 신호를 출력한 후 제1 수신 안테나 및 제2 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호, 제1 송수신 안테나를 통해 UWB 측위 신호를 출력한 후 제2 수신 안테나 및 제2 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호, 제2 송수신 안테나를 통해 UWB 측위 신호를 출력한 후 제1 수신 안테나 및 제1 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호, 제2 송수신 안테나를 통해 UWB 측위 신호를 출력한 후 제2 수신 안테나 및 제1 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호 중에서 적어도 하나를 근거로 측위 대상의 위치를 측정할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈은 측정 대상의 위치를 측정하기 위한 제어 신호를 출력한 후 전송 경로를 통해 UWB 측위 신호를 출력하고, 제1 수신 경로를 통해 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 수신 경로를 통해 수신한 제2 UWB 수신 신호를 근거로 측위 대상의 위치를 측정하는 UWB 칩셋, 제1 송수신 안테나, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나로 구성된 제1 안테나 어레이, 제2 송수신 안테나, 제3 수신 안테나 및 제4 수신 안테나로 구성된 제2 안테나 어레이, 제3 송수신 안테나, 제5 수신 안테나 및 제6 수신 안테나로 구성된 제3 안테나 어레이, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 UWB 칩셋의 제2 수신 단자 및 송신 단자 중에서 하나의 단자로 스위칭하는 제1 스위치 모듈, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제1 스위치 모듈을 제1 송수신 안테나, 제2 송수신 안테나 및 제3 송수신 안테나 중에서 하나로 스위칭하는 제2 스위치 모듈, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중에 하나로 스위칭하는 제3 스위치 모듈, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제3 수신 안테나 및 제4 수신 안테나 중에 하나로 스위칭하는 제4 스위치 모듈, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제5 수신 안테나 및 제6 수신 안테나 중에 하나로 스위칭하는 제5 스위치 모듈 및 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제3 스위치 모듈, 제4 스위치 모듈 및 제5 스위치 모듈 중에서 하나의 스위치 모듈로 스위칭하는 제6 스위치 모듈을 포함한다.
제1 스위치 모듈은 제1 폴, UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결된 제1 쓰로우 및 UWB 칩셋의 송신 단자와 연결된 제2 쓰로우를 포함할 수 있다.
제2 스위치 모듈은 SPDT 스위치인 제1 스위치 및 제2 스위치를 연결한 DPDT 스위치로 구성되고, 제1 스위치는 제1 스위치 모듈의 제1 폴과 연결된 제2 폴, 제3 쓰로우 및 제3 송수신 안테나와 연결된 제4 쓰로우를 포함하고, 제2 스위치는 제1 스위치의 제3 쓰로우와 연결된 제3 폴, 제1 송수신 안테나와 연결된 제5 쓰로우 및 제2 송수신 안테나와 연결된 제6 쓰로우를 포함할 수 있다.
제3 스위치는 제4 폴, 제1 수신 안테나와 연결된 제7 쓰로우 및 제2 수신 안테나와 연결된 제8 쓰로우를 포함하고, 제4 스위치는 제5 폴, 제3 수신 안테나와 연결된 제9 쓰로우 및 제4 수신 안테나와 연결된 제10 쓰로우를 포함하고, 제5 스위치는 제6 폴, 제5 수신 안테나와 연결된 제11 쓰로우 및 제6 수신 안테나와 연결된 제12 쓰로우를 포함할 수 있다.
제6 스위치 모듈은 SPDT 스위치인 제3 스위치 및 제4 스위치를 연결한 DPDT 스위치로 구성되고, 제3 스위치는 UWB 칩셋의 제1 수신 단자와 연결된 제7 폴, 제13 쓰로우 및 제5 스위치 모듈의 제6폴과 연결된 제14 쓰로우를 포함하고, 제4 스위치는 제3 스위치의 제13 쓰로우와 연결된 제8 폴, 제3 스위치 모듈의 제4 폴과 연결된 제15 쓰로우 및 제4 스위치 모듈의 제5 폴과 연결된 제16 쓰로우를 포함할 수 있다.
제1 스위치 모듈 및 제2 스위치 모듈은 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제1 송수신 안테나, 제2 송수신 안테나 및 제3 송수신 안테나 중에서 하나를 UWB 칩셋의 송신 단자와 연결하는 전송 경로를 형성하도록 스위칭하고, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제1 송수신 안테나, 제2 송수신 안테나 및 제3 송수신 안테나 중에서 하나를 UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결하는 제2 수신 경로를 형성하도록 스위칭할 수 있다.
제3 스위치 모듈, 제4 스위치 모듈, 제5 스위치 모듈 및 제6 스위치 모듈은, UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 제1 수신 안테나 내지 제6 수신 안테나 중에서 하나를 UWB 칩셋의 제1 수신 단자와 연결하는 제1 수신 경로를 형성하도록 스위칭할 수 있다.
본 발명에 의하면, 측위용 안테나 모듈은 NLOS(Non line Of Sight) 환경에서 UWB 통신의 음영 지역을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 측위용 안테나 모듈은 X 방향, Y 방향 및 Z 방향에서 측위 대상의 위치를 측정할 수 있어 전방향(3차원) 측위가 가능한 효과가 있다.
또한, 측위용 안테나 모듈은 음영지역을 해소하면서 전방향(3차원) 측위가 가능하므로 NLOS(Non line Of Sight) 환경에서도 측위 대상의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 안테나들의 배치 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 스위치들을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 Low-Low 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 Low-High 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 High-Low 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 High-High 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 8에 도시된 UWB 칩셋과 안테나 어레이들을 연결하기 위한 스위칭 모듈의 연결 구조를 도시한 도면.
도 10은 도 8에 도시된 스위칭 모듈들과 연결된 안테나 어레이의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 안테나들의 배치 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 스위치들을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 Low-Low 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 Low-High 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 High-Low 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 1의 UWB 칩셋의 제어 신호 High-High 출력에 따른 스위치 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 8에 도시된 UWB 칩셋과 안테나 어레이들을 연결하기 위한 스위칭 모듈의 연결 구조를 도시한 도면.
도 10은 도 8에 도시된 스위칭 모듈들과 연결된 안테나 어레이의 구성을 도시한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈(100)은 UWB 칩셋(110), 제1 수신 안테나(120), 제2 수신 안테나(130), 제1 송수신 안테나(140), 제2 송수신 안테나(150), 제1 스위치 모듈(160) 및 제2 스위치 모듈(170)을 포함하여 구성된다.
UWB 칩셋(110)은 송신 단자(TX), 제1 수신 단자(RX1), 제2 수신 단자(RX2), 제1 컨트롤 단자(EF1) 및 제2 컨트롤 단자(EF2)를 포함한다.
송신 단자(TX)는 위치 측위를 위한 UWB 측위 신호를 출력한다. 송신 단자(TX)는 제2 스위치 모듈(170)의 스위칭 동작에 의해 형성된 송신 경로로 UWB 측위 신호를 출력한다. UWB 출력 신호는 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150) 중에서 하나를 통해 측위 대상으로 송출된다.
제1 수신 단자(RX1)는 제1 수신 안테나(120) 또는 제2 수신 안테나(130)에서 수신한 응답 신호를 제1 UWB 수신 신호로 수신한다. 이때, 제1 수신 단자(RX1)는 송신 단자(TX)에서 출력된 UWB 측위 신호에 대한 측위 대상의 응답 신호를 제1 UWB 수신 신호로 수신한다.
제2 수신 단자(RX2)는 제1 송수신 안테나(140) 또는 제2 송수신 안테나(150)에서 수신한 응답 신호를 제2 UWB 수신 신호로 수신한다. 이때, 제2 수신 단자(RX2)는 송신 단자(TX)에서 출력된 UWB 측위 신호에 대한 측위 대상의 응답 신호를 제2 UWB 수신 신호로 수신한다.
제1 컨트롤 단자(EF1)는 제1 스위치 모듈(160)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제1 제어 신호를 출력한다. 이때, 제1 컨트롤 단자(EF1)는 High 신호 및 Low 신호 중 하나를 제1 제어 신호로 출력하는 것을 일례로 한다.
제2 컨트롤 단자(EF2)는 제1 스위치 모듈(160)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제2 제어 신호를 출력한다. 이때, 제2 컨트롤 단자(EF2)는 High 신호 및 Low 신호 중 하나를 제2 제어 신호로 출력하는 것을 일례로 한다.
UWB 칩셋(110)은 송신 경로와 제2 수신 경로를 형성하기 위해 제1 컨트롤 단자(EF1)를 통해 제1 제어 신호를 출력한다. 이를 통해, UWB 칩셋(110)은 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150) 중에서 하나와 송신 단자(TX) 사이의 송신 경로를 형성하도록 제1 스위치 모듈(160)을 제어한다. UWB 칩셋(110)은 송신 경로를 통해 UWB 측위 신호를 전송한 후에 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150) 중에서 다른 하나와 제2 수신 단자(RX2) 사이의 제2 수신 경로를 형성하도록 제1 스위치 모듈(160)을 제어한다.
UWB 칩셋(110)은 제1 수신 경로를 형성하기 위해 제2 컨트롤 단자(EF2)를 통해 제2 제어 신호를 출력한다. 이를 통해, UWB 칩셋(110)은 제1 수신 안테나(120) 및 제2 수신 안테나(130) 중에서 하나와 1 수신 단자 사이의 제1 수신 경로를 형성하도록 제2 스위치 모듈(170)을 제어한다.
UWB 칩셋(110)은 제1 수신 경로를 통해 수신한 제1 UWB 수신 신호를 수신하고, 제2 수신 경로를 통해 제2 UWB 수신 신호를 수신한다. UWB 칩셋(110)은 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호를 이용하여 측위 대상의 위치를 측정한다. 이때, UWB 칩셋(110)은 측위 대상의 위치를 측정하기 위해서 제1 송수신 안테나(140)와 제1 수신 안테나(120) 조합, 제1 송수신 안테나(140)와 제2 수신 안테나(130) 조합, 제1 수신 안테나(120)와 제2 송수신 안테나(150) 조합, 제2 수신 안테나(130)와 제2 송수신 안테나(150) 조합 중에서 적어도 하나의 조합을 통해 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호를 수신한다.
제1 수신 안테나(120)는 제1 위치에 배치되어 측위 대상에서 송출된 응답 신호를 수신한다. 제1 수신 안테나(120)는 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)로 전송한다.
제2 수신 안테나(130)는 제1 위치와 소정 간격 이격된 제2 위치에 배치되어 측위 대상에서 송출된 응답 신호를 수신한다. 제2 수신 안테나(130)는 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)로 전송한다.
제1 송수신 안테나(140)는 제1 위치 및 제2 위치와 소정 간격 이격된 제3 위치에 배치된다. 제1 송수신 안테나(140)는 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)에서 출력된 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출한다. 제1 송수신 안테나(140)는 측위 대상에서 송출된 응답 신호를 수신하여 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)로 전송한다.
제2 송수신 안테나(150)는 제1 위치 내지 제3 위치와 소정 간격 이격된 제4 위치에 배치된다. 제2 송수신 안테나(150)는 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)에서 출력된 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출한다. 제1 송수신 안테나(140)는 측위 대상에서 송출된 응답 신호를 수신하여 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)로 전송한다.
상술한 바와 같이, 제1 수신 안테나(120) 및 제2 수신 안테나(130)는 측위 대상에서 송출된 UWB 신호를 수신하는 Rx 안테나로 동작하고, 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150)는 UWB 신호를 송수신하는 Tx-Rx 안테나로 동작한다.
제1 수신 안테나(120), 제2 수신 안테나(130), 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150)는 측위 환경에 따라 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나로 구성되거나, 무지향성 안테나와 지향성 안테나를 혼합하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 수신 안테나(120), 제2 수신 안테나(130), 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150)는 동일 평면 상에 배치되고, 인접한 다른 안테나와 90도의 각도를 이루도록 배치된다.
제1 수신 안테나(120) 및 제2 수신 안테나(130)는 서로 마주보도록 배치된다. 제1 송수신 안테나(140)와 제2 송수신 안테나(150)는 서로 마주보도록 배치된다. 제1 수신 안테나(120)와 제2 수신 안테나(130)를 연결한 제1 가상 직선과 제1 송수신 안테나(140)와 제2 송수신 안테나(150)를 연결한 제2 가상 직선은 서로 직교하도록 배치된다. 그에 따라, 제1 수신 안테나(120), 제2 수신 안테나(130), 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150)는 인접한 다른 안테나와 90도를 이루도록 배치된다.
한편, 제1 수신 안테나(120), 제2 수신 안테나(130), 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150)가 배치된 영역에는 음영 지역 Z1 내지 Z4이 발생하는데, UWB 칩셋(110)은 안테나들의 다양한 조합을 통해 수신한 UWB 신호를 이용하여 측위 대상의 위치를 측정함으로써 음영 지역 Z1 내지 Z4를 해소한다.
즉, UWB 칩셋(110)은 제1 송수신 안테나(140)와 제1 수신 안테나(120) 조합을 통해 두 안테나 사이에 위치한 음영 지역 Z1을 해소한다. UWB 칩셋(110)은 제1 송수신 안테나(140)와 제2 수신 안테나(130) 조합을 통해 두 안테나 사이에 위치한 음영 지역 Z2를 해소한다. UWB 칩셋(110)은 제1 수신 안테나(120)와 제2 송수신 안테나(150) 조합을 통해 두 안테나 사이에 위치한 음영 지역 Z3을 해소한다. UWB 칩셋(110)은 제2 수신 안테나(130)와 제2 송수신 안테나(150) 조합을 통해 두 안테나 사이에 위치한 음영 지역 Z4을 해소한다.
제1 스위치 모듈(160)은 DPDT 스위치로 구성되어, UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX) 및 제2 수신 단자(RX2)와 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150) 사이의 연결을 스위칭한다. 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 제1 컨트롤 단자(EF1)를 통해 출력되는 제1 제어 신호에 따라 스위칭하여 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150) 중에서 하나와 송신 단자(TX)를 연결하는 송신 경로, 제1 송수신 안테나(140) 및 제2 송수신 안테나(150) 중에서 다른 하나와 제2 수신 단자(RX2)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다.
이를 위해, 제1 스위치 모듈(160)은 2개의 SPDT 스위치를 연결된 DPDT 스위치로 구성된다. 제1 스위치 모듈(160)은 두개의 SPDT 스위치의 폴(Pole)을 연결하여 2개의 폴과 2개의 쓰로우(Throw)를 갖는 DPDT 스위치로 구성한다.
일례로, 도 3을 참조하면, 제1 스위치 모듈(160)은 SPDT 스위치인 제1 스위치(162) 및 제2 스위치(164)를 포함하여 구성된다.
제1 스위치(162)는 제1 폴(P1)과 제1 쓰로우(T1) 및 제2 쓰로우(T2)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제1 폴(P1)은 제2 스위치(164)의 제2 폴(P2)과 연결되고, 제1 쓰로우(T1)는 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)와 연결되고, 제2 쓰로우(T2)는 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)와 연결된다.
제2 스위치(164)는 제2 폴(P2)과 제3 쓰로우(T3) 및 제4 쓰로우(T4)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제2 폴(P2)은 제1 스위치(162)의 제1 폴(P1)과 연결되고, 제3 쓰로우(T3)는 제1 송수신 안테나(140)와 연결되고, 제4 쓰로우(T4)는 제2 송수신 안테나(150)와 연결된다.
그에 따라, 제1 스위치(162) 및 제2 스위치(164)는 제1 쓰로우(T1) 및 제2 쓰로우(T2)가 폴로 동작하고, 제3 쓰로우(T3) 및 제4 쓰로우(T4)가 쓰로우로 동작하는 DPDT 스위치를 구성한다.
UWB 칩셋(110)의 제1 컨트롤 단자(EF1)로부터 제1 제어 신호인 "Low"가 입력되면, 제1 폴(P1)이 제2 쓰로우(T2)로 스위칭하고 제2 폴(P2)이 제4 쓰로우(T4)로 스위칭하고, 제1 스위치 모듈(160)은 제2 송수신 안테나(150)와 송신 단자(TX)를 연결하는 송신 경로를 형성한다. 이후, 제1 폴(P1)이 제1 쓰로우(T1)로 스위칭하고 제2 폴(P2)이 제3 쓰로우(T3)로 스위칭하고, 제1 스위치 모듈(160)은 제1 송수신 안테나(140)와 제2 수신 단자(RX2)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다.
UWB 칩셋(110)의 제1 컨트롤 단자(EF1)로부터 제1 제어 신호인 "High"가 입력되면, 제1 폴(P1)이 제2 쓰로우(T2)로 스위칭하고 제2 폴(P2)이 제3 쓰로우(T3)로 스위칭하고, 제1 스위치 모듈(160)은 제1 송수신 안테나(140)와 송신 단자(TX)를 연결하는 송신 경로를 형성한다. 이후, 제1 폴(P1)이 제1 쓰로우(T1)로 스위칭하고 제2 폴(P2)이 제4 쓰로우(T4)로 스위칭하고, 제1 스위치 모듈(160)은 제2 송수신 안테나(150)와 제2 수신 단자(RX2)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다.
제2 스위치 모듈(170)은 SPDT 스위치로 구성되어, UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)와 제1 수신 안테나(120) 및 제2 수신 안테나(130) 사이의 연결을 스위칭한다. 제2 스위치 모듈(170)은 UWB 칩셋(110)의 제2 컨트롤 단자(EF2)를 통해 출력되는 제2 제어 신호에 따라 스위칭하여 제1 수신 안테나(120) 및 제2 수신 안테나(130) 중에서 하나와 제1 수신 단자(RX1)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
일례로, 3을 참조하면, 제2 스위치 모듈(170)은 제3 폴(P3), 제5 쓰로우(T5) 및 제6 쓰로우(T6)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제3 폴(P3)은 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)와 연결되고, 제5 쓰로우(T5)는 제1 수신 안테나(120)와 연결되고, 제6 쓰로우(T6)는 제2 수신 안테나(130)와 연결된다.
UWB 칩셋(110)의 제2 컨트롤 단자(EF2)로부터 제2 제어 신호인 "Low"가 입력되면, 제2 스위치 모듈(170)은 제6 쓰로우(T6)로 스위칭하여 제1 수신 단자(RX1)와 제2 수신 안테나(130)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
UWB 칩셋(110)의 제2 컨트롤 단자(EF2)로부터 제2 제어 신호인 "High"가 입력되면, 제2 스위치 모듈(170)은 제5 쓰로우(T5)로 스위칭하여 제1 수신 단자(RX1)와 제1 수신 안테나(120)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
측위용 안테나 모듈(100)은 음영 지역을 해소하면서 측위 대상의 위치를 측정하기 위해서 제1 송수신 안테나(140)와 제1 수신 안테나(120) 조합, 제1 송수신 안테나(140)와 제2 수신 안테나(130) 조합, 제1 수신 안테나(120)와 제2 송수신 안테나(150) 조합, 제2 수신 안테나(130)와 제2 송수신 안테나(150) 조합 중에서 적어도 하나의 조합을 통해 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호를 수신한다.
도 4를 참조하면, UWB 칩셋(110)은 제1 컨트롤 단자(EF1)를 통해 제1 스위치 모듈(160)로 제1 제어 신호 "Low"를 출력하고, 제2 컨트롤 단자(EF2)를 통해 제2 스위치 모듈(170)로 제2 제어 신호 "Low"를 출력한다.
제1 제어 신호 "Low"가 입력됨에 따라, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)와 제2 송수신 안테나(150)를 연결하는 송신 경로를 형성한다. UWB 칩셋(110)은 송신 단자(TX)로 UWB 측위 신호를 출력하고, UWB 측위 신호는 송신 경로를 따라 이동하여 제2 송수신 안테나(150) 모듈을 통해 측위 대상으로 송출된다.
UWB 측위 신호를 송신한 후, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)와 제1 송수신 안테나(140)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다. 이때, 제2 스위치 모듈(170)은 제2 제어 신호 "Low"가 입력됨에 따라 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)와 제2 수신 안테나(130)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
제2 수신 안테나(130)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제1 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)로 전송한다. 제1 송수신 안테나(140)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제2 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)로 전송한다.
이를 통해, 측위용 안테나 모듈(100)은 제1 송수신 안테나(140)와 제2 수신 안테나(130) 사이의 음영 지역(도 2의 Z2)을 해소할 수 있다.
도 5를 참조하면, UWB 칩셋(110)은 제1 컨트롤 단자(EF1)를 통해 제1 스위치 모듈(160)로 제1 제어 신호 "High"를 출력하고, 제2 컨트롤 단자(EF2)를 통해 제2 스위치 모듈(170)로 제2 제어 신호 "Low"를 출력한다.
제1 제어 신호 "High"가 입력됨에 따라, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)와 제1 송수신 안테나(140)를 연결하는 송신 경로를 형성한다. UWB 칩셋(110)은 송신 단자(TX)로 UWB 측위 신호를 출력하고, UWB 측위 신호는 송신 경로를 따라 이동하여 제1 송수신 안테나(140) 모듈을 통해 측위 대상으로 송출된다.
UWB 측위 신호를 송신한 후, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)와 제2 송수신 안테나(150)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다. 이때, 제2 스위치 모듈(170)은 제2 제어 신호 "Low"가 입력됨에 따라 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)와 제2 수신 안테나(130)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
제2 수신 안테나(130)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제1 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)로 전송한다. 제2 송수신 안테나(150)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제2 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)로 전송한다.
이를 통해, 측위용 안테나 모듈(100)은 제2 송수신 안테나(150)와 제2 수신 안테나(130) 사이의 음영 지역(도 2의 Z4)을 해소할 수 있다.
도 6을 참조하면, UWB 칩셋(110)은 제1 컨트롤 단자(EF1)를 통해 제1 스위치 모듈(160)로 제1 제어 신호 "Low"를 출력하고, 제2 컨트롤 단자(EF2)를 통해 제2 스위치 모듈(170)로 제2 제어 신호 "High"를 출력한다.
제1 제어 신호 "Low"가 입력됨에 따라, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)와 제2 송수신 안테나(150)를 연결하는 송신 경로를 형성한다. UWB 칩셋(110)은 송신 단자(TX)로 UWB 측위 신호를 출력하고, UWB 측위 신호는 송신 경로를 따라 이동하여 제2 송수신 안테나(150) 모듈을 통해 측위 대상으로 송출된다.
UWB 측위 신호를 송신한 후, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)와 제1 송수신 안테나(140)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다. 이때, 제2 스위치 모듈(170)은 제2 제어 신호 "High"가 입력됨에 따라 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)와 제1 수신 안테나(120)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
제1 수신 안테나(120)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제1 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)로 전송한다. 제1 송수신 안테나(140)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제2 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)로 전송한다.
이를 통해, 측위용 안테나 모듈(100)은 제1 송수신 안테나(140)와 제1 수신 안테나(120) 사이의 음영 지역(도 2의 Z1)을 해소할 수 있다.
도 7을 참조하면, UWB 칩셋(110)은 제1 컨트롤 단자(EF1)를 통해 제1 스위치 모듈(160)로 제1 제어 신호 "High"를 출력하고, 제2 컨트롤 단자(EF2)를 통해 제2 스위치 모듈(170)로 제2 제어 신호 "High"를 출력한다.
제1 제어 신호 “High”가 입력됨에 따라, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 송신 단자(TX)와 제1 송수신 안테나(140)를 연결하는 송신 경로를 형성한다. UWB 칩셋(110)은 송신 단자(TX)로 UWB 측위 신호를 출력하고, UWB 측위 신호는 송신 경로를 따라 이동하여 제1 송수신 안테나(140) 모듈을 통해 측위 대상으로 송출된다.
UWB 측위 신호를 송신한 후, 제1 스위치 모듈(160)은 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)와 제2 송수신 안테나(150)를 연결하는 제2 수신 경로를 형성한다. 이때, 제2 스위치 모듈(170)은 제2 제어 신호 "High"가 입력됨에 따라 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)와 제1 수신 안테나(120)를 연결하는 제1 수신 경로를 형성한다.
제1 수신 안테나(120)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제1 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제1 수신 단자(RX1)로 전송한다. 제2 송수신 안테나(150)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하고, 제2 수신 경로를 통해 응답 신호를 UWB 칩셋(110)의 제2 수신 단자(RX2)로 전송한다.
이를 통해, 측위용 안테나 모듈(100)은 제2 송수신 안테나(150)와 제1 수신 안테나(120) 사이의 음영 지역(도 2의 Z3)을 해소할 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 측위용 안테나 모듈(200)은 UWB 칩셋(205), 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220), 제3 안테나 어레이(230), 제1 스위치 모듈(240), 제2 스위치 모듈(250), 제3 스위치 모듈(260), 제4 스위치 모듈(270), 제5 스위치 모듈(280) 및 제6 스위치 모듈(290)을 포함하여 구성된다.
UWB 칩셋(205)은 송신 단자(TX), 제1 수신 단자(RX1) 및 제2 수신 단자(RX2)를 포함하여 구성된다.
송신 단자(TX)는 위치 측위를 위한 UWB 측위 신호를 출력한다. 송신 단자(TX)는 제1 스위치 모듈(240) 및 제2 스위치 모듈(250)의 스위칭 동작에 의해 형성된 송신 경로로 UWB 측위 신호를 출력한다. UWB 출력 신호는 제1 송수신 안테나(216), 제2 송수신 안테나(226) 및 제3 송수신 안테나(236) 중에서 하나를 통해 측위 대상으로 송출된다.
제1 수신 단자(RX1)는 제1 수신 안테나(212), 제2 수신 안테나(214), 제3 수신 안테나(222), 제4 수신 안테나(224), 제5 수신 안테나(232) 및 제6 수신 안테나(234) 중에서 하나에서 수신한 응답 신호를 제1 UWB 수신 신호로 수신한다. 이때, 제1 수신 단자(RX1)는 송신 단자(TX)에서 출력된 UWB 측위 신호에 대한 측위 대상의 응답 신호를 제1 UWB 수신 신호로 수신한다.
제2 수신 단자(RX2)는 제1 송수신 안테나(216), 제2 송수신 안테나(226) 및 제3 송수신 안테나(236) 중에서 하나에서 수신한 응답 신호를 제2 UWB 수신 신호로 수신한다. 이때, 제2 수신 단자(RX2)는 송신 단자(TX)에서 출력된 UWB 측위 신호에 대한 측위 대상의 응답 신호를 제2 UWB 수신 신호로 수신한다.
UWB 칩셋(205)은 제1 스위치 모듈(240) 내지 제6 스위치 모듈(290)로 제어 신호(CS)를 출력하는 복수의 컨트롤 단자(미도시)를 더 포함할 수 있다.
UWB 칩셋(205)은 복수의 컨트롤 단자(미도시)를 통해 제어 신호(CS)를 출력하여 송신 경로, 제1 수신 경로 및 제2 수신 경로를 형성하도록 제1 스위치 모듈(240) 내지 제6 스위치 모듈(290)을 제어한다.
일례로, UWB 칩셋(205)은 송신 경로 및/또는 제2 수신 경로를 형성하기 위해서 복수의 컨트롤 단자(미도시)를 통해 제1 스위치 모듈(240) 및 제2 스위치 모듈(250)로 제어 신호(CS)를 출력한다. UWB 칩셋(205)은 제1 수신 경로를 형성하기 위해서 복수의 컨트롤 단자(미도시)를 통해 제3 스위치 모듈(260) 내지 제6 스위치 모듈(290)로 제어 신호(CS)를 출력한다. 이때, 도 8에서는 모든 스위치 모듈에 동일한 제어 신호인 CS가 출력되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 서로 다른 제어 신호가 출력될 수도 있다.
UWB 칩셋(205)은 제1 수신 경로를 통해 수신한 제1 UWB 수신 신호를 수신하고, 제2 수신 경로를 통해 제2 UWB 수신 신호를 수신한다. UWB 칩셋(205)은 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호를 이용하여 측위 대상의 위치를 측정한다. 이때, UWB 칩셋(205)은 측위 대상의 위치를 측정하기 위해서 제1 수신 안테나(212) 내지 제6 수신 안테나(234) 중에서 하나와 제1 송수신 안테나(216) 내지 제3 송수신 안테나(236) 중에서 하나의 조합을 통해 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호를 수신한다. 이를 통해, UWB 칩셋(205)은 전 방향(즉, 360도)에서 음영 지역을 해소하면서 측위 대상의 위치를 측정할 수 있다.
제1 안테나 어레이(210) 내지 제3 안테나 어레이(230)는 복수의 안테나를 포함하여 구성된다.
제1 안테나 어레이(210) 내지 제3 안테나 어레이(230)에 포함된 복수의 안테나는 측위 환경에 따라 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나로 구성되거나, 무지향성 안테나와 지향성 안테나를 혼합하여 구성될 수 있다.
제1 안테나 어레이(210)는 제1 수신 안테나(212), 제2 수신 안테나(214) 및 제1 송수신 안테나(216)를 포함하여 구성된다. 이때, 제1 안테나 어레이(210) 내지 제3 안테나 어레이(230)는 제1 열에 2개의 안테나가 배치되고 제2 열에 1개의 안테나가 배치되되 제2 열의 안테나가 제1 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 삼각형 형상 등과 같이 다양한 형상으로 배치될 수 있다.
이때, 제1 수신 안테나(212), 제2 수신 안테나(214) 및 제1 송수신 안테나(216)는 제1 열에 2개의 안테나가 배치되고 제2 열에 1개의 안테나가 배치되되 제2 열의 안테나가 제1 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 삼각형 형상 등과 같이 다양한 형상으로 배치될 수 있다.
제1 수신 안테나(212) 및 제2 수신 안테나(214)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하는 수신용 안테나로 동작하되, 제1 수신 안테나(212)는 수직(Vertical) 방향을 탐지하기 위한 수신용 안테나로 동작하고, 제2 수신 안테나(214)는 수평(Horizontal) 방향을 탐지하기 위한 수신용 안테나로 동작한다.
제1 송수신 안테나(216)는 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출하고 측위 대상의 응답 신호를 수신하는 송수신용 안테나로 동작한다.
제2 안테나 어레이(220)는 제3 수신 안테나(222), 제4 수신 안테나(224) 및 제2 송수신 안테나(226)를 포함하여 구성된다. 이때, 제3 수신 안테나(222), 제4 수신 안테나(224) 및 제2 송수신 안테나(226)는 제1 열에 2개의 안테나가 배치되고 제2 열에 1개의 안테나가 배치되되 제2 열의 안테나가 제1 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 삼각형 형상 등과 같이 다양한 형상으로 배치될 수 있다.
제3 수신 안테나(222) 및 제4 수신 안테나(224)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하는 수신용 안테나로 동작하되, 제3 수신 안테나(222)는 수직 방향을 탐지하기 위한 수신용 안테나로 동작하고, 제4 수신 안테나(224)는 수평 방향을 탐지하기 위한 수신용 안테나로 동작한다.
제2 송수신 안테나(226)는 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출하고 측위 대상의 응답 신호를 수신하는 송수신용 안테나로 동작한다.
제3 안테나 어레이(230)는 제5 수신 안테나(232), 제6 수신 안테나(234) 및 제3 송수신 안테나(236)를 포함하여 구성된다. 이때, 제5 수신 안테나(232), 제6 수신 안테나(234) 및 제3 송수신 안테나(236)는 제1 열에 2개의 안테나가 배치되고 제2 열에 1개의 안테나가 배치되되 제2 열의 안테나가 제1 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 형상, 제1 열에 1개의 안테나가 배치되고 제2 열에 2개의 안테나가 배치되되 제1 열의 안테나가 제2 열의 첫번째 안테나와 정렬된 삼각형 형상 등과 같이 다양한 형상으로 배치될 수 있다.
제5 수신 안테나(232) 및 제6 수신 안테나(234)는 측위 대상의 응답 신호를 수신하는 수신용 안테나로 동작하되, 제5 수신 안테나(232)는 수직 방향을 탐지하기 위한 수신용 안테나로 동작하고, 제6 수신 안테나(234)는 수평 방향을 탐지하기 위한 수신용 안테나로 동작한다.
제3 송수신 안테나(236)는 UWB 측위 신호를 측위 대상으로 송출하고 측위 대상의 응답 신호를 수신하는 송수신용 안테나로 동작한다.
제1 스위치 모듈(240)은 SPDT 스위치로 구성되어, UWB 칩셋(205)의 제2 수신 단자(RX2) 및 송신 단자(TX)와 제2 스위치 모듈(250) 사이의 연결을 스위칭한다.
제1 스위치 모듈(240)은 제2 스위치 모듈(250)의 제2 폴(P2)과 연결된 제1 폴(P1), UWB 칩셋(205)의 제2 수신 단자(RX2)와 연결된 제1 쓰로우(T1), UWB 칩셋(205)의 송신 단자(TX)와 연결된 제2 쓰로우(T2)를 포함하여 구성된다. 이때, 제1 스위치 모듈(240)은 UWB 칩셋(205)의 제어 신호(CS)를 근거로 제2 수신 단자(RX2) 및 송신 단자(TX) 중에서 하나의 단자가 제2 스위치 모듈(250)의 제2 폴(P2)과 연결되도록 스위칭한다.
제2 스위치 모듈(250)은 SP3T 스위치로 구성되어, 제2 스위치 모듈(250)과 제1 안테나 어레이(210) 내지 제3 안테나 어레이(230) 사이의 연결을 스위칭한다. 제2 스위치 모듈(250)은 UWB 칩셋(205)의 제어 신호(CS)를 근거로 스위칭하여 제1 스위치 모듈(240)의 제1 폴(P1)을 제1 송수신 안테나(216) 내지 제3 송수신 안테나(236) 중에서 하나의 송수신 안테나와 연결하는 송신 경로 또는 제2 수신 경로를 형성한다.
이를 위해, 제2 스위치 모듈(250)은 2개의 SPDT 스위치를 연결하여 1개의 폴과 3개의 쓰로우를 갖는 SP3T 스위치로 구성된다.
일례로, 제1 스위치 모듈(240)은 SPDT 스위치인 제1 스위치(252) 및 제2 스위치(254)를 포함하여 구성된다.
제1 스위치(252)는 제2 폴(P2)과 제3 쓰로우(T3) 및 제4 쓰로우(T4)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제2 폴(P2)은 제1 스위치(252)의 제1 폴(P1)과 연결되고, 제3 쓰로우(T3)는 제2 스위치(254)의 제3 폴(P3)과 연결되고, 제4 쓰로우(T4)는 제3 안테나 어레이(230)와 연결된다. 이때, 제4 쓰로우(T4)는 제3 안테나 어레이(230)의 제3 송수신 안테나(236)와 연결된다.
제2 스위치(254)는 제3 폴(P3)과 제5 쓰로우(T5) 및 제6 쓰로우(T6)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제3 폴(P3)은 제1 스위치(252)의 제3 쓰로우(T3)와 연결되고, 제5 쓰로우(T5)는 제1 안테나 어레이(210)와 연결되고, 제6 쓰로우(T6)는 제2 안테나 어레이(220)와 연결된다. 이때, 제5 쓰로우(T5)는 제1 안테나 어레이(210)의 제1 송수신 안테나(216)와 연결되고, 제6 쓰로우(T6)는 제2 안테나 어레이(220)의 제2 송수신 안테나(226)와 연결된다.
그에 따라, 제1 스위치(252) 및 제2 스위치(254)는 제1 스위치 모듈(240)을 제1 안테나 어레이(210) 내지 제3 안테나 어레이(230) 중에서 하나로 스위칭하는 SP3T 스위치를 구성한다.
제3 스위치 모듈(260)은 SPDT 스위치로 구성되어, 제6 스위치 모듈(290)과 제1 안테나 어레이(210) 사이의 연결을 스위칭한다.
제3 스위치 모듈(260)은 제6 스위치 모듈(290)에 포함된 제4 스위치(294)의 제15 쓰로우(T15)와 연결된 제4 폴(P4), 제1 안테나 어레이(210)의 제1 수신 안테나(212)와 연결된 제7 쓰로우(T7), 제1 안테나 어레이(210)의 제2 수신 안테나(214)와 연결된 제8 쓰로우(T8)를 포함하여 구성된다.
이때, 제3 스위치 모듈(260)은 UWB 칩셋(205)의 제어 신호(CS)를 근거로 제1 수신 안테나(212) 및 제2 수신 안테나(214) 중에서 하나의 수신 안테나가 제6 스위치 모듈(290)과 연결되도록 스위칭한다.
제4 스위치 모듈(270)은 SPDT 스위치로 구성되어, 제6 스위치 모듈(290)과 제2 안테나 어레이(220) 사이의 연결을 스위칭한다.
제4 스위치 모듈(270)은 제6 스위치 모듈(290)에 포함된 제4 스위치(294)의 제16 쓰로우(T16)와 연결된 제5 폴(P5), 제2 안테나 어레이(220)의 제3 수신 안테나(222)와 연결된 제9 쓰로우(T9), 제2 안테나 어레이(220)의 제4 수신 안테나(224)와 연결된 제10 쓰로우(T10)를 포함하여 구성된다.
이때, 제4 스위치 모듈(270)은 UWB 칩셋(205)의 제어 신호(CS)를 근거로 제3 수신 안테나(222) 및 제4 수신 안테나(224) 중에서 하나의 수신 안테나가 제6 스위치 모듈(290)과 연결되도록 스위칭한다.
제5 스위치 모듈(280)은 SPDT 스위치로 구성되어, 제6 스위치 모듈(290)과 제3 안테나 어레이(230) 사이의 연결을 스위칭한다.
제5 스위치 모듈(280)은 제6 스위치 모듈(290)에 포함된 제3 스위치(292)의 제14 쓰로우(T14)와 연결된 제6 폴(P6), 제3 안테나 어레이(230)의 제5 수신 안테나(232)와 연결된 제11 쓰로우(T11), 제3 안테나 어레이(230)의 제6 수신 안테나(234)와 연결된 제12 쓰로우(T12)를 포함하여 구성된다.
이때, 제5 스위치 모듈(280)은 UWB 칩셋(205)의 제어 신호(CS)를 근거로 제5 수신 안테나(232) 및 제6 수신 안테나(234) 중에서 하나의 수신 안테나가 제6 스위치 모듈(290)과 연결되도록 스위칭한다.
제6 스위치 모듈(290)은 SP3T 스위치로 구성되어, UWB 칩셋(205)과 제3 스위치 모듈(260) 내지 제5 스위치 모듈(280) 사이의 연결을 스위칭한다. 제6 스위치 모듈(290)은 UWB 칩셋(205)의 제어 신호(CS)를 근거로 스위칭하여 UWB 칩셋(205)의 제1 수신 단자(RX1)와 제3 스위치 모듈(260) 내지 제5 스위치 모듈(280) 중에서 하나를 연결한다.
이를 위해, 제6 스위치 모듈(290)은 2개의 SPDT 스위치를 연결하여 1개의 폴과 3개의 쓰로우를 갖는 SP3T 스위치로 구성된다.
일례로, 제6 스위치 모듈(290)은 SPDT 스위치인 제3 스위치(292) 및 제4 스위치(294)를 포함하여 구성된다.
제3 스위치(292)는 제7 폴(P7)과 제13 쓰로우(T13) 및 제14 쓰로우(T14)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제7 폴(P7)은 UWB 칩셋(205)의 제1 수신 단자(RX1)와 연결되고, 제13 쓰로우(T13)는 제4 스위치(294)의 제8 폴(P8)과 연결되고, 제14 쓰로우(T14)는 제5 스위치 모듈(280)의 제6 폴(P6)과 연결된다.
제4 스위치(294)는 제8 폴(P8)과 제15 쓰로우(T15) 및 제16 쓰로우(T16)를 갖는 SPDT 스위치로 구성된다. 제8 폴(P8)은 제3 스위치(292)의 제13 쓰로우(T13)와 연결되고, 제15 쓰로우(T15)는 제3 스위치 모듈(260)의 제4 폴(P4)과 연결되고, 제16 쓰로우(T16)는 제4 스위치 모듈(270)의 제5 폴(P5)과 연결된다.
그에 따라, 제3 스위치(292) 및 제4 스위치(294)는 UWB 칩셋(205)의 제1 수신 단자(RX1)를 제3 스위치 모듈(260) 내지 제5 스위치 모듈(280) 중에서 하나로 스위칭하는 SP3T 스위치를 구성한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 측위용 안테나 모듈 110: UWB 칩셋
120: 제1 수신 안테나 130: 제2 수신 안테나
140: 제1 송수신 안테나 150: 제2 송수신 안테나,
160: 제1 스위치 모듈 170: 제2 스위치 모듈
200: 측위용 안테나 모듈 205: UWB 칩셋
210: 제1 안테나 어레이 220: 제2 안테나 어레이
230: 제3 안테나 어레이 240: 제1 스위치 모듈
250: 제2 스위치 모듈 260: 제3 스위치 모듈
270: 제4 스위치 모듈 280: 제5 스위치 모듈
290: 제6 스위치 모듈
120: 제1 수신 안테나 130: 제2 수신 안테나
140: 제1 송수신 안테나 150: 제2 송수신 안테나,
160: 제1 스위치 모듈 170: 제2 스위치 모듈
200: 측위용 안테나 모듈 205: UWB 칩셋
210: 제1 안테나 어레이 220: 제2 안테나 어레이
230: 제3 안테나 어레이 240: 제1 스위치 모듈
250: 제2 스위치 모듈 260: 제3 스위치 모듈
270: 제4 스위치 모듈 280: 제5 스위치 모듈
290: 제6 스위치 모듈
Claims (13)
- 측정 대상의 위치를 측정하기 위한 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 출력한 후 전송 경로를 통해 UWB 측위 신호를 출력하고, 제1 수신 경로를 통해 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 수신 경로를 통해 수신한 제2 UWB 수신 신호를 근거로 측위 대상의 위치를 측정하는 UWB 칩셋;
상기 UWB 칩셋과 상기 제1 수신 경로를 통해 연결되면 상기 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 상기 UWB 칩셋으로 전송하는 제1 수신 안테나;
상기 UWB 칩셋과 상기 제1 수신 경로를 통해 연결되면 상기 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 상기 UWB 칩셋으로 전송하는 제2 수신 안테나;
상기 UWB 칩셋과 전송 경로를 통해 연결되면 상기 UWB 측위 신호를 상기 측위 대상으로 송출하고, 상기 UWB 칩셋과 상기 제2 수신 경로를 통해 연결되면 상기 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 상기 UWB 칩셋으로 전송하는 제1 송수신 안테나;
상기 UWB 칩셋과 전송 경로를 통해 연결되면 상기 UWB 측위 신호를 상기 측위 대상으로 송출하고, 상기 UWB 칩셋과 상기 제2 수신 경로를 통해 연결되면 상기 측위 대상으로부터 수신한 응답 신호를 상기 UWB 칩셋으로 전송하는 제2 송수신 안테나;
상기 UWB 칩셋의 제1 제어 신호에 응답하여 상기 제1 송수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나 중에 하나와 상기 UWB 칩셋을 연결하는 상기 전송 경로를 형성하도록 스위칭하고, 상기 UWB 측위 신호가 출력된 후 상기 제1 송수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나 중에 다른 하나와 상기 UWB 칩셋을 연결하는 상기 제2 수신 경로를 형성하도록 스위칭하는 제1 스위치 모듈; 및
상기 UWB 칩셋의 제2 제어 신호에 응답하여 상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나 중에서 하나와 상기 UWB 칩셋을 연결하여 제1 수신 경로를 형성하도록 스위칭하는 제2 스위치 모듈을 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나는 이격된 상태로 서로 마주보도록 배치되고,
상기 제1 송수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나는 이격된 상태로 서로 마주보도록 배치되고,
상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나를 연결한 제1 가상 직선은 상기 제1 송수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나를 연결한 제2 가상 직선과 직교하는 측위용 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 UWB 칩셋은,
상기 제1 스위치 모듈로 제1 제어 신호를 출력하는 제1 컨트롤 단자;
상기 제2 스위치 모듈로 제2 제어 신호를 출력하는 제2 컨트롤 단자;
상기 제2 스위치 모듈에 의해 상기 제1 송수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나 중에서 하나와 연결되어 상기 전송 경로를 형성하고, 상기 전송 경로로 상기 UWB 측위 신호를 출력하는 송신 단자;
상기 제1 스위치 모듈에 의해 상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나 중에서 하나와 연결되어 상기 제1 수신 경로를 형성하고, 상기 제1 수신 경로를 통해 상기 UWB 측위 신호에 대한 상기 측위 대상의 응답 신호인 상기 제1 UWB 수신 신호를 수신하는 제1 수신 단자; 및
상기 제2 스위치 모듈에 의해 상기 제1 송수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나 중에서 하나와 연결되어 상기 제2 수신 경로를 형성하고, 상기 제2 수신 경로를 통해 상기 UWB 측위 신호에 대한 상기 측위 대상의 응답 신호인 상기 제2 UWB 수신 신호를 수신하는 제2 수신 단자를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 스위치 모듈은 SPDT 스위치인 제1 스위치 및 제2 스위치를 연결한 DPDT 스위치로 구성되고,
상기 제1 스위치는 제1 폴, 상기 UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결된 제1 쓰로우 및 상기 UWB 칩셋의 송신 단자와 연결된 제2 쓰로우를 포함하고,
상기 제2 스위치는 상기 제1 폴과 연결된 제2 폴, 상기 제1 송수신 안테나와 연결된 제3 쓰로우 및 상기 제2 송수신 안테나와 연결된 제4 쓰로우를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제2 스위치 모듈은 SPDT 스위치로 구성되고,
상기 UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결된 제3 폴;
상기 제1 수신 안테나와 연결된 제5 쓰로우; 및
상기 제2 수신 안테나와 연결된 제6 쓰로우를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 UWB 칩셋은,
상기 제1 송수신 안테나를 통해 상기 UWB 측위 신호를 출력한 후 상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호, 상기 제1 송수신 안테나를 통해 상기 UWB 측위 신호를 출력한 후 상기 제2 수신 안테나 및 상기 제2 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호, 상기 제2 송수신 안테나를 통해 상기 UWB 측위 신호를 출력한 후 상기 제1 수신 안테나 및 상기 제1 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호, 상기 제2 송수신 안테나를 통해 상기 UWB 측위 신호를 출력한 후 상기 제2 수신 안테나 및 상기 제1 송수신 안테나로부터 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 UWB 수신 신호 중에서 적어도 하나를 근거로 상기 측위 대상의 위치를 측정하는 측위용 안테나 모듈. - 측정 대상의 위치를 측정하기 위한 제어 신호를 출력한 후 전송 경로를 통해 UWB 측위 신호를 출력하고, 제1 수신 경로를 통해 수신한 제1 UWB 수신 신호 및 제2 수신 경로를 통해 수신한 제2 UWB 수신 신호를 근거로 측위 대상의 위치를 측정하는 UWB 칩셋;
제1 송수신 안테나, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나로 구성된 제1 안테나 어레이;
제2 송수신 안테나, 제3 수신 안테나 및 제4 수신 안테나로 구성된 제2 안테나 어레이;
제3 송수신 안테나, 제5 수신 안테나 및 제6 수신 안테나로 구성된 제3 안테나 어레이;
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 UWB 칩셋의 제2 수신 단자 및 송신 단자 중에서 하나의 단자로 스위칭하는 제1 스위치 모듈;
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 스위치 모듈을 상기 제1 송수신 안테나, 상기 제2 송수신 안테나 및 상기 제3 송수신 안테나 중에서 하나로 스위칭하는 제2 스위치 모듈;
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나 중에 하나로 스위칭하는 제3 스위치 모듈;
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제3 수신 안테나 및 상기 제4 수신 안테나 중에 하나로 스위칭하는 제4 스위치 모듈;
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제5 수신 안테나 및 상기 제6 수신 안테나 중에 하나로 스위칭하는 제5 스위치 모듈; 및
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제3 스위치 모듈, 상기 제4 스위치 모듈 및 상기 제5 스위치 모듈 중에서 하나의 스위치 모듈로 스위칭하는 제6 스위치 모듈을 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제1 스위치 모듈은,
제1 폴;
상기 UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결된 제1 쓰로우; 및
상기 UWB 칩셋의 송신 단자와 연결된 제2 쓰로우를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제8항에 있어서,
상기 제2 스위치 모듈은 SPDT 스위치인 제1 스위치 및 제2 스위치를 연결한 DPDT 스위치로 구성되고,
상기 제1 스위치는 상기 제1 스위치 모듈의 제1 폴과 연결된 제2 폴, 제3 쓰로우 및 상기 제3 송수신 안테나와 연결된 제4 쓰로우를 포함하고,
상기 제2 스위치는 상기 제1 스위치의 제3 쓰로우와 연결된 제3 폴, 상기 제1 송수신 안테나와 연결된 제5 쓰로우 및 상기 제2 송수신 안테나와 연결된 제6 쓰로우를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제3 스위치는 제4 폴, 상기 제1 수신 안테나와 연결된 제7 쓰로우 및 상기 제2 수신 안테나와 연결된 제8 쓰로우를 포함하고,
상기 제4 스위치는 제5 폴, 상기 제3 수신 안테나와 연결된 제9 쓰로우 및 상기 제4 수신 안테나와 연결된 제10 쓰로우를 포함하고,
상기 제5 스위치는 제6 폴, 상기 제5 수신 안테나와 연결된 제11 쓰로우 및 상기 제6 수신 안테나와 연결된 제12 쓰로우를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 제6 스위치 모듈은 SPDT 스위치인 제3 스위치 및 제4 스위치를 연결한 DPDT 스위치로 구성되고,
상기 제3 스위치는 상기 UWB 칩셋의 제1 수신 단자와 연결된 제7 폴, 제13 쓰로우 및 상기 제5 스위치 모듈의 제6폴과 연결된 제14 쓰로우를 포함하고,
상기 제4 스위치는 상기 제3 스위치의 제13 쓰로우와 연결된 제8 폴, 상기 제3 스위치 모듈의 제4 폴과 연결된 제15 쓰로우 및 상기 제4 스위치 모듈의 제5 폴과 연결된 제16 쓰로우를 포함하는 측위용 안테나 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제1 스위치 모듈 및 상기 제2 스위치 모듈은,
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 송수신 안테나, 상기 제2 송수신 안테나 및 상기 제3 송수신 안테나 중에서 하나를 상기 UWB 칩셋의 송신 단자와 연결하는 전송 경로를 형성하도록 스위칭하고,
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 송수신 안테나, 상기 제2 송수신 안테나 및 상기 제3 송수신 안테나 중에서 하나를 상기 UWB 칩셋의 제2 수신 단자와 연결하는 제2 수신 경로를 형성하도록 스위칭하는 측위용 안테나 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제3 스위치 모듈, 상기 제4 스위치 모듈, 상기 제5 스위치 모듈 및 상기 제6 스위치 모듈은,
상기 UWB 칩셋의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 수신 안테나 내지 상기 제6 수신 안테나 중에서 하나를 상기 UWB 칩셋의 제1 수신 단자와 연결하는 제1 수신 경로를 형성하도록 스위칭하는 측위용 안테나 모듈.
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2022
- 2022-08-22 WO PCT/KR2022/012476 patent/WO2023027441A1/ko unknown
- 2022-08-22 KR KR1020220104528A patent/KR102588844B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230031785A (ko) | 2023-03-07 |
| WO2023027441A1 (ko) | 2023-03-02 |
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