KR102594133B1

KR102594133B1 - 움직임 감지 센서 및 이를 포함하는 감시 장치

Info

Publication number: KR102594133B1
Application number: KR1020160040217A
Authority: KR
Inventors: 김철복
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2023-11-07
Also published as: KR20170112720A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서는 실드 캔; 및 상기 실드 캔 위에 배치되는 센서 기판을 포함하며, 상기 센서 기판은, 상기 센서 기판의 상면에 배치되며, 외부로 송신 신호를 송신하고, 상기 송신 신호에 대한 수신 신호를 수신하는 안테나부와, 상기 실드 캔의 상부와 마주보는 상기 센서 기판의 하면에 배치되며, 상기 안테나부를 통해 수신되는 수신 신호를 처리하는 통신부를 포함한다.

Description

움직임 감지 센서 및 이를 포함하는 감시 장치{MOTION SENSOR AND MONITORING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 움직임 감지 센서에 관한 것으로, 특히 복수의 소자가 하나의 기판에 장착된 일체형 모듈의 움직임 감지 센서 및 이를 포함하는 네트워크 카메라에 관한 것이다.

일반적으로 감시 장치는 미리 정해진 위치에 설치되어, 주변 영역을 감시한다. 이 때 감시 장치는 물체의 동작을 감지할 수 있다.

구체적으로, 감시 장치는 주기적으로 주변 신호를 수집하여 분석함으로써, 물체의 동작을 감지할 수 있다. 이러한 감시 장치는 주변 신호를 수집하기 위하여, 예컨대 초고주파(microwave) 센서, 전계(electric potential) 센서, 열(thermopile) 센서 및 초전형 적외선(Pyroelectric Infrared Ray; PIR) 센서를 포함할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 감시 장치는 설치 위치의 주변 환경에 민감하다. 즉, 일반적으로 감시 장치가 설치된 주변 환경에 따라, 환경 잡음은 상이하게 나타난다.

이로 인하여, 주변 환경의 환경 잡음에 따라, 감시 장치에서 오작동이 발생될 수 있다. 예를 들면, 주변 환경의 환경 잡음이 계속해서 심각한 경우, 감시 장치에서 오동작 및 센서의 성능이 저하될 수 있다. 또는 주변 환경의 환경 잡음이 급변하는 경우, 감시 장치에서 오작동이 발생될 수도 있다. 예를 들어, PIR 센서는 가격이 낮고 소형화라는 장점이 있지만 감지 거리가 짧고, 온도, 빛, 먼지 및 비 등에 의한 오동작 및 성능 저하와 같은 문제점이 있으며, 이에 따라 실외 환경에서는 온도 영향으로 성능이 크게 저하되는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 상기 주변 환경의 환경 잡음에 영향을 받지 않는 레이다 센서를 이용한 감시 장치가 개발되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 감시 장치에 적용되는 레이더 센서를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 레이더 센서(10)는 제 1 기판(20), 제 2 기판(30) 및 메탈 캡(40)을 포함한다.

제 1 기판(20)에는 상부에 움직임 감지를 위한 안테나(25)가 실장되며, 하부에 신호 송신부 및 신호 수신부와 같은 RF 부가 실장되며, 상기 제 2 기판(30)과 분리된 상태로 배치된다.

제 2 기판(30)에는 상기 제 1 기판(20)에 장착된 안테나(25)와 전기적으로 연결되고, 상기 안테나(25)를 통해 수신되는 신호를 이용하여 움직임 여부를 감지하는 신호 수신 소자(35)가 실장된다. 여기에서, 상기 신호 수신 소자(35)는 제어 소자나 증폭 소자를 포함할 수 있다.

또한, 제 1 기판(20)과 제 2 기판(30) 사이에는 메탈 캡(40)이 배치되며, 그에 따라 상기 제 1 기판(20)과 제 2 기판(30) 사이에서 발생하는 신호 간섭을 억제하면서, 상기 안테나(25) 또는 신호 수신 소자(35)를 통해 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.

한편, 상기와 같이 종래 기술에 따른 레이더 센서(10)는 메탈 캡(40)을 사이에 두고, 서로 분리되어 있는 제 1 기판(20)과 제 2 기판(30)이 메탈 캡(40)의 상부 및 하부에 각각 배치된다.

또한, 상기 제 1 기판(20)과 제 2 기판(30) 사이에는 신호 전달을 위한 신호 전달 선(50)이 형성된다.

이에 따라, 종래 기술에 따르면 상기 안테나(25)를 위한 기판과, 신호 수신 소자(35)를 위한 기판을 각각 별도로 제작해야 함으로써 제조 공정이 복잡하며, 제품 부피가 커지는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따르면, 레이더 센서(10)의 출력 신호는 낮은 레벨의 IF 신호(Intermediate Frequency)이고 또한 IF 신호 라인(신호 전달 선(50))이 외부로 노출되어 있음에 따른 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 노이즈에 많은 영향을 받으며, 이에 따른 감지 거리가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 20m 이상의 감지 거리 및 90°(H) 이상의 빔폭을 가지는 광각형 안테나를 포함하는 움직임 감지 센서 및 감시 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 광각형 안테나를 위한 환상형 고리 형상을 가지는 움직임 감지 센서 및 감시 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 하나의 기판에 움직임 감지를 위한 안테나와 통신 소자를 일체형 모듈로 구현할 수 있는 움직임 감지 센서 및 감시 장치를 제공한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 센서 기판은, 상면에 상기 안테나부가 배치되는 제 1 절연층과, 하면에 상기 통신부가 배치되는 제 2 절연층과, 상기 제 1 및 2 층 사이에 배치되며, 그라운드를 위한 제 3 절연층과, 상기 제 1 내지 3 절연층을 관통하며, 상기 안테나부와 상기 통신부를 전기적으로 연결하는 비아를 포함한다.

또한, 상기 안테나부는, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상기 송신 신호를 송신하는 송신 안테나와, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상기 수신 신호를 수신하는 수신 안테나와, 상기 비아와 상기 송신 안테나를 연결하는 제 1 연결 패턴과, 상기 비아와 상기 수신 안테나를 연결하는 제 2 연결 패턴을 포함한다.

또한, 상기 송신 안테나 및 수신 안테나 각각은, 중앙 영역이 개방된 환상형 고리 형상을 가진다.

또한, 상기 송신 안테나는 제 1 송신 안테나 패턴과, 제 2 송신 안테나 패턴을 포함하고, 상기 제 1 연결 패턴은, 상기 제 1 절연층 상에서 상기 제 1 송신 안테나 패턴의 중앙 영역과 상기 제 2 송신 안테나 패턴의 중앙 영역을 가로지르는 가상의 직선과 교차하지 않는다.

또한, 상기 수신 안테나는 제 1 수신 안테나 패턴과, 제 2 수신 안테나 패턴을 포함하고, 상기 제 2 연결 패턴은, 상기 제 1 절연층 상에서 상기 제 1 수신 안테나 패턴의 중앙 영역과 상기 제 2 수신 안테나 패턴의 중앙 영역을 가로지르는 가상의 직선과 교차하지 않는다.

또한, 상기 통신부는, 상기 제 2 절연층의 하면의 제 1 영역에 배치되며, 상기 비아를 통해 상기 안테나와 연결되는 RF 소자와, 상기 제 2 절연층의 하면의 제 2 영역에 배치되며, 상기 RF 소자와 연결되는 제어 소자와, 상기 제 2 절연층의 하면의 제 3 영역에 배치되며, 상기 RF 소자와 연결되는 증폭 소자와, 상기 제 2 절연층의 하면의 제 4 영역에 배치되며, 상기 통신부에 구동 전원을 공급하는 전원 소자를 포함한다.

또한, 상기 통신 소자는, 발진 신호를 발생시키는 발진기와, 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 수신하고, 상기 발진 신호와 상기 수신된 신호를 비교하여 중간 주파수 신호를 출력하는 믹서와, 상기 발진기와 상기 믹서 사이에 배치되어, 상기 발진기를 통해 발생되는 발진 신호를 상기 안테나부와 상기 믹서로 분배하는 커플러와, 상기 믹서에서 출력되는 중간 주파수 신호를 필터링하는 필터를 포함한다.

또한, 상기 제어소자는, 상기 증폭소자에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와, 상기 아날로그-디지털 변환기에서 변환된 디지털 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 고속 푸리에 변환기와, 상기 고속 푸리에 변환기를 통해 변환된 신호를 이용하여 물체 감지 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함한다.

또한, 상기 실드 캔은, 바닥 플레이트와, 상기 바닥 플레이트의 가장자리로부터 상방을 향해 연장되는 측벽부와, 상기 바닥 플레이트의 상면에서 상방을 향해 연장되며, 상기 바닥 플레이트의 상부 영역을 다수의 밀폐 영역으로 구획 형성하는 격벽부를 포함한다.

또한, 상기 격벽부를 통해 구획 형성되는 다수의 밀폐 영역은, 상기 RF 소자가 배치되는 제 1 영역과, 상기 전원 소자가 배치되는 제 2 영역과, 상기 증폭 소자가 배치되는 제 3 영역과, 상기 제어 소자가 배치되는 제 4 영역을 포함한다.

또한, 상기 바닥 플레이트는, 상기 제 1 영역에 형성되어, 상기 RF 소자를 구성하는 상기 발진기의 일부를 노출하는 관통 홀을 포함하며, 상기 실드 캔은, 상기 관통 홀 내에 삽입되어, 상기 발진기와 연결되는 주파수 조정 부재를 더 포함한다.

또한, 상기 제 3 절연층은, 상기 안테나부의 그라운드를 위한 제 1 그라운드층과, 상기 통신부의 그라운드를 위한 제 2 그라운드 층을 포함한다.

또한, 상기 제 1 및 2 그라운드층 중 적어도 하나에는, 상기 전원 소자와 연결되어 전원 라인을 형성하는 적어도 하나의 전원 패턴이 형성된다.

또한, 상기 전원 패턴은, 상기 제 1 및 2 그라운드층의 상면 중 상기 제 1 층에 형성된 안테나부와 수직으로 중첩되지 않는 영역에 배치된다.

한편, 실시 예에 따른 감시 장치는 공용 기판; 상기 공용 기판 위에 배치되는 카메라 모듈; 상기 공용 기판 위에 배치되며, 하나의 센서 기판에 안테나부와 통신부가 각각 배치된 움직임 감지 센서; 및 상기 공용 기판 위에 배치되며, 상기 카메라 모듈과 상기 움직임 감지 센서를 공통으로 덮는 커버를 포함한다.

또한, 상기 움직임 감지 센서는 공용 기판 위에 배치되는 실드 캔과, 상기 실드 캔 위에 배치되고, 상면에 외부로 송신 신호를 송신하고, 상기 송신 신호에 대한 수신 신호를 수신하는 안테나부가 실장되고, 하면에 상기 안테나부를 통해 수신되는 수신 신호를 처리하는 통신부가 배치된 상기 센서 기판을 포함한다.

또한, 상기 안테나부는, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상기 송신 신호를 송신하는 송신 안테나와, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상기 수신 신호를 수신하는 수신 안테나와, 상기 비아와 상기 송신 안테나를 연결하는 제 1 연결 패턴과, 상기 비아와 상기 수신 안테나를 연결하는 제 2 연결 패턴을 포함하며, 상기 송신 안테나 및 수신 안테나 각각은, 중앙 영역이 개방된 환상형 고리 형상을 가진다.

또한, 상기 송신 안테나는 제 1 송신 안테나 패턴과, 제 2 송신 안테나 패턴을 포함하고, 상기 제 1 연결 패턴은, 상기 제 1 절연층 상에서 상기 제 1 송신 안테나 패턴의 중앙 영역과 상기 제 2 송신 안테나 패턴의 중앙 영역을 가로지르는 가상의 직선과 교차하지 않고, 상기 수신 안테나는 제 1 수신 안테나 패턴과, 제 2 수신 안테나 패턴을 포함하고, 상기 제 2 연결 패턴은, 상기 제 1 절연층 상에서 상기 제 1 수신 안테나 패턴의 중앙 영역과 상기 제 2 수신 안테나 패턴의 중앙 영역을 가로지르는 가상의 직선과 교차하지 않는다.

또한, 상기 실드 캔은, 바닥 플레이트와, 상기 바닥 플레이트의 가장자리로부터 상방을 향해 연장되는 측벽부와, 상기 바닥 플레이트의 상면에서 상방을 향해 연장되며, 상기 바닥 플레이트의 상부 영역을 다수의 밀폐 영역으로 구획 형성하는 격벽부를 포함하며, 상기 다수의 밀폐 영역은, 상기 RF 소자가 배치되는 제 1 영역과, 상기 전원 소자가 배치되는 제 2 영역과, 상기 증폭 소자가 배치되는 제 3 영역과, 상기 제어 소자가 배치되는 제 4 영역을 포함한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 환상형 고리 형상을 가지는 안테나를 적용하여, 20m 이상의 감지 거리, 100°(H) 이상의 FOV(Field Of View)를 제공하여 제품 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 복수 층 기판을 사용하여, 안테나와 통신 소자를 하나의 기판에 일체형 모듈로 구현함으로써, 소형 박막화를 통한 복합화 구성이 용이해지며, 카메라 일체형 구조 설계를 통한 소형화가 가능해지고, 이에 따른 제품 단가를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 일체형 모듈로써 외부로부터의 노이즈에 강하며, 상기 노이즈 최소화를 통한 센서의 감지 거리를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 감시 장치에 적용되는 레이더 센서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서의 내부 구성을 분해하여 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 센서 기판을 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 제 1 층을 구체적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 안테나 모듈의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4의 제 2 층을 구체적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 4의 제 3 층을 구체적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 4의 제 4 층을 구체적으로 나타낸 평면도이다.
도 10은 도 4의 센서 기판에 포함된 각각의 구성요소를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 실드 캔의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 종래 기술에 따른 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 종래 기술에 따른 움직임 감지 센서의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 감시 장치를 도시하는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 감시 장치의 구체적인 구조를 보여주는 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서를 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서의 내부 구성을 분해하여 도시하는 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 움직임 감지 센서(100)는 실드 캔(200), 센서 기판(300), 커넥터(connector; 310) 및 체결 부재(400)를 포함한다.

실드 캔(300)은 센서 기판(300)을 지지하면서, 상기 센서 기판(300)에서 발생하는 전자파와 외부에서 입력되는 전자파를 차폐한다. 실드 캔(200)은 일면에 다수의 밀폐된 밀폐실이 구획 형성된다. 상기 실드 캔(200)의 구획 형성된 다수의 밀폐실 각각에는 상기 실드 캔(200) 위에 장착되는 센서 기판(300)의 부품 소자들이 배치된다.

실드 캔(200)은 센서 기판(300)에 포함되는 부품 소자, 보다 구체적으로 통신 소자의 아날로그 출력과 그 특성을 보장하기 위해 다른 전자기파로부터 보호한다.

실드 캔(200)은 본체 플레이트(추후 설명)를 관통하는 관통 홀(220)이 형성된다. 상기 관통 홀(220)은 상기 관통 홀(220)에 대응하는 위치의 센서 기판(300)에 장착된 특정 소자(추후 설명)를 노출시킨다. 상기 노출되는 특정 소자는 발진기일 수 있다.

그리고, 상기 실드 캔(200)의 관통 홀(220)에는 주파수 조정 부재(500)가 삽입 결합된다. 보다 명확하게는, 상기 주파수 조정 부재(500)는 상기 실드 캔(200)에 형성된 관통 홀(220)을 통해 상기 센서 기판(300)에 배치된 발진기와 결합된다. 이때, 상기 주파수 조정 부재(500)의 일부는 상기 관통 홀(220)을 통해 상기 실드 캔(200) 내에 배치되어 상기 발진기와 연결되고, 나머지 일부는 상기 실드 캔(200)의 외부로 노출된다.

이에 따라, 사용자는 상기 실드 캔(200)의 외부에서 상기 주파수 조정 부재(500)를 회전시킴에 따라 상기 발진기의 발진 주파수를 변경할 수 있다.

실드 캔(200) 위에는 체결 부재(400)에 의해 센서 기판(300)이 장착된다.

상기 센서 기판(300)은 안테나부, 통신부, 신호 처리부, 전원부를 각각 포함한다.

이때, 상기 안테나부와 통신부, 신호 처리부 및 전원부가 하나의 센서 기판(300)에 일체형 모듈로 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 안테나부는 센서 기판의 최상부 층에 배치되고, 상기 신호 처리부, 통신부 및 전원부는 상기 센서 기판(300)의 최하부 층에 배치된다.

이때, 상기 센서 기판(300)은 상기 최상부 층과 최하부층 사이에 접지를 위한 접지층이 적어도 하나 배치될 수 있다.

상기 센서 기판(300)에는 하면에서 상기 센서 기판(300)의 수직 방향으로 연장되는 커넥터(310)가 형성될 수 있다.

상기 커넥터(310)는 외부 장치와 상기 움직임 감지 장치(100) 사이의 인터페이스를 제공한다. 상기 인터페이스는, 전원 공급을 위한 전원 인터페이스와, 접지를 위한 접지 인터페이스와, 통신을 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

상기 센서 기판(300)의 가장자리 영역에는 다수개의 체결 홀(320)이 형성되어 있다. 다시 말해서, 상기 다수 개의 체결 홀(320)은 상기 센서 기판(300)의 모서리 영역에 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수 개의 체결 홀(320)은 상기 센서 기판(300)을 구성하는 다수 개의 층을 공통으로 관통하며 형성된다. 다시 말해서, 상기 다수 개의 층에는 각각 상기 다수 개의 체결 홀(320)이 형성되는데, 이때 상기 다수 개의 층에 형성된 체결 홀(320)은 상호 동일한 축 상에 배치된다.

한편, 상기 실드 캔(200)에는 다수 개의 체결 홈(210)이 형성된다. 이때, 상기 체결 홈(210)은 상기 실드 캔(200)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 다수 개의 체결 홈(210)은 상기 실드 캔(200)의 모서리 영역에 배치될 수 있다.

또한, 상기 다수 개의 체결 홈(210)은 상기 센서 기판(300)에 형성된 다수 개의 체결 홀(320)들과 동일한 축 상에 배치된다.

그리고, 체결 부재(400)는 센서 기판(300)과 실드 캔(200)을 결합한다. 다시 말해서, 체결 부재(400)는 실드 캔(200) 위에 상기 센서 기판(300)을 고정시킨다. 이를 위해, 체결 부재(400)는 상기 센서 기판(300)에 형성된 체결 홀(320)을 통과한 다음, 상기 실드 캔(200)의 체결 홈(210)에 체결될 수 있다.

한편, 상기 움직임 감지 장치가 단품으로 사용되는 경우, 상기 센서 기판(300) 위에는 보호 커버(도시하지 않음)가 더 형성될 수 있다. 상기 보호 커버는 상기 센서 기판(300)의 상부 영역을 포위하며 형성되어, 상기 센서 기판(300)의 상부에 형성된 안테나부를 보호한다.

이때, 상기 보호 커버는 안테나부로부터 신호를 투과시킨다. 이를 위해, 보호 커버는 투과성이 높고, 내부 반사가 적으며, 강도가 높은 물질로 이루어진다. 여기에서 상기 보호 커버는 유리섬유와 같은 플라스틱을 포함할 수 있다.

이때, 상기 보호 커버는 센서의 광각화를 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어 커버와 안테나 사이의 간격이나 커버의 두께나 형상 등을 변경하여 설계할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상기 센서 기판(300)과 실드 캔(200)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 도 2에 도시된 센서 기판을 구체적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 제 1 층을 구체적으로 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 안테나 모듈의 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 4의 제 2 층을 구체적으로 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 4의 제 3 층을 구체적으로 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 4의 제 4 층을 구체적으로 나타낸 평면도이다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 센서 기판(300)은 안테나(380)가 배치된 제 1 층(330), 접지를 위한 제 2 층(340), 접지를 위한 제 3 층(350) 및 통신 소자(390)가 배치된 제 4층(360)을 포함한다.

안테나(380)는 제 1 층(330)의 상면에 배치된다. 안테나(380)는 송신 안테나(383)와 수신 안테나(384)를 포함한다.

송신 안테나(383)는 신호를 방사한다. 수신 안테나(386)는 송신 안테나(383)에서 방사된 신호에 대한 특정 물체로부터 반사된 신호를 수신한다. 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 여기에서, 도전성 물질은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 각각 복수의 채널로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 송신 안테나(383)는 제 1 채널의 신호를 방사하는 제 1 송신 안테나(381)와, 제 2 채널의 신호를 방사하는 제 2 송신 안테나(382)를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 채널과 제 2 채널은 통신 채널을 의미할 수 있고, 이와 다르게 네거티브 전원 특성의 채널 및 포지티브 전원 특성의 채널을 의미할 수 있다.

또한, 수신 안테나(386)는 제 1 채널의 신호를 수신하는 제 1 수신 안테나(384)와, 제 2 채널의 신호를 수신하는 제 2 수신 안테나(385)를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 채널과 제 2 채널은 상기 송신 안테나(383)와 마찬가지로, 통신 채널을 의미할 수 있고, 이와 다르게 네거티브 전원 특성의 채널 및 포지티브 전원 특성의 채널을 의미할 수도 있다.

상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 패치 타입으로 상기 제 1 층(330)의 상면에 부착될 수 있다.

이때, 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 상기 제 1 층(330) 위에 일정 간격 이격되어 배치된다. 바람직하게, 송신 안테나(383)는 상기 제 1 층(330)의 상부 영역에 배치되고, 수신 안테나(386)는 상기 제 1 층(330)의 하부 영역에 배치된다.

이때, 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 상기 제 1 층의 중심선을 기준으로 상호 대칭 구조를 이루며 배치된다.

한편, 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 각각 환상형 고리(annular ring type) 형상을 가진다.

바람직하게, 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)는 각각 안테나 패턴을 포함하는데, 상기 안테나 패턴은 도 6에 도시된 바와 같이 환상형 고리 형상을 가진다.

보다 구체적으로, 상기 안테나 패턴은, 중앙 부분이 개방된 제 1 개방 영역(B)을 포함한다. 상기 제 1 개방 영역(B)은 안테나 패턴에 의한 신호 방사 패턴의 향상을 위해 형성된다.

다시 말해서, 상기 제 1 개방 영역(B)을 포함하지 않는 일반적인 마이크로 스트립(Micro strip) 타입의 안테나 패턴의 경우, 안테나 패턴의 전체 영역에서 일 방향으로만 방사 패턴이 형성되며, 이에 따라 안테나의 FOV는 좁아지게 된다.

그러나 본 발명에서는 상기와 같이 안테나 패턴에 제 1 개방 영역(B)이 포함됨으로써, 방사 패턴(RP: Radiation pattern)이 안테나 패턴을 중심으로 좌측 방향 및 우측 방향으로 각각 형성되는 것을 알 수 있다. 상기와 같이, 본 발명에서는 안테나 패턴의 중앙 부분에 제 1 개방 영역(B)을 형성하여 상기 안테나의 방사 패턴이 복수의 방향으로 형성될 수 있도록 하여 넓은 FOV를 구현할 수 있다.

또한, 상기 안테나 패턴에는 가장자리 영역에 제 2 개방 영역(A)이 형성된다. 상기 제 2 개방 영역(A)은 안테나 패턴으로의 신호 수신 위치에서 수신 신호가 집중되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 바람직하게, 상기 제 2 개방 영역(A)은 비아 연결부(375)와 상기 안테나 패턴 사이를 연결하는 연결 패턴(387, 388)이 형성된 위치에 배치된다.

다시 말해서, 제 1 층(330)의 상면에는 비아(370)와 전기적으로 연결되는 비아 연결부(375)가 형성된다, 상기 비아 연결부(375)는 상기 비아(370)로부터 연장되어 상기 제 1 층(330)의 상면으로 확장되는 구조를 갖는다.

그리고, 연결 패턴(387, 388)은 상기 제 1 층(330)의 상면에 배치되어, 일단이 상기 비아 연결부(375)와 연결되고, 타단이 상기 안테나 패턴과 연결된다. 이때, 연결 패턴(387, 388)은 도전성 물질로 형성되며, 상기 도전성 물질은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다

이때, 상기 연결 패턴(387, 388)의 타단이 연결되는 상기 안테나 패턴의 특정 영역에는 상기 제 2 개방 영역(A)이 형성된다. 이에 따라, 상기 연결 패턴(387, 388)는 상기 제 2 개방 영역(A) 내에도 배치되어 상기 안테나 패턴과 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 제 1 층(330)은 절연 플레이트를 형성하며, 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합 소재 기판, 또는 유리 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), ABF(Ajinomoto Build up Film) 등의 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리이미드계 수지를 포함할 수도 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

바람직하게, 상기 제 1 층(330)은 고방열 특성을 가진 절연 플레이트일 수 있다. 이를 위해, 상기 제 1 층(330)은 세라믹 소재의 세라믹 레진에 적어도 하나의 첨가물이 첨가될 수 있다.

여기에서, 상기 세라믹 레진에 첨가되는 첨가물은 질화물 필러임이 바람직하다. 상기 세라믹 레진에 첨가되는 질화물 필러로는 BN, AlN, Al2O3 및 MgO 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

즉, 일반적인 FR4 소재의 절연 플레이트의 경우, 열전도율이 0.5W/mK로 낮으며, 이에 따라 소자에서 발생한 열이 원활히 외부로 방출되지 못하여, 상기 안테나의 온도 변화에 따른 감지 특성이 저하될 수 있다.

그리고, 세라믹 절연 플레이트의 경우, 열전도율이 20W/mK 수준으로 방열 특성이 높은 장점이 있지만, 가격이 높은 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같이 세라믹 레진이 질화물 필러를 첨가하여 상기 세라믹 절연 플레이트와 유사한 수준의 20W/mK의 열전도율을 가지며, 상기 세라믹 절연 플레이트보다 가격이 저렴한 새로운 방열 절연 플레이트 위에 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)를 배치하도록 한다.

한편, 상기 제 1 층(330)에는 상기 제 1 층(330)의 절연 플레이트를 관통하는 전자기파 노이즈 개선을 위해 복수 개의 홀(389)들이 형성되어 있다.

한편, 상기에서 연결 패턴(387, 388)은 송신 안테나(383)와 연결되는 제 1 연결 패턴(387)과, 수신 안테나(386)와 연결되는 제 2 연결 패턴(388)을 포함한다. 이때, 상기 제 1 연결 패턴(387)과 제 2 연결 패턴(388)은 서로 분리되어 있다.

그리고, 상기 제 1 연결 패턴(387)과 제 2 연결 패턴(388)은 시작 위치를 중심으로 상호 서로 다른 방향으로 연장되어 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)와 각각 연결된다.

다시 말해서, 제 1 연결 패턴(387)은 상기 제 1 층(330) 위의 중앙 부분에서 상부 방향으로 연장 배치되어 상기 송신 안테나(383)와 연결되고, 상기 제 2 연결 패턴(388)은 상기 제 1 층(330) 위의 중앙 부분에서 하부 방향으로 연장 배치되어 상기 수신 안테나(386)와 연결된다.

이때, 상기 각각의 연결 패턴(387, 388)은, 해당 안테나를 구성하는 안테나 패턴의 중앙 영역과는 수평 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 다시 말해서, 송신 안테나(383)와 연결되는 제 1 연결 패턴이, 상기 송신 안테나(383)의 중앙 영역과 수평 방향으로 중첩되도록 연장되어 상기 송신 안테나(383)를 구성하는 안테나 패턴의 상부 영역과 연결되는 것이 아니라, 상기 안테나 패턴의 하부 영역과 연결된다.

다시 말해서, 상기 제 1 연결 패턴(387)은, 제 1 송신 안테나(381)의 중영 영역과 제 2 송신 안테나(382)의 중앙 영역을 가로지리는 가상의 직선과 만나지 않도록 상기 제 1 층(330) 위에 배치된다.

또한, 상기 제 2 연결 패턴(388)은, 제 1 수신 안테나(384)의 중영 영역과 제 2 수신 안테나(385)의 중앙 영역을 가로지리는 가상의 직선과 만나지 않도록 상기 제 1 층(330) 위에 배치된다.

상기와 같이 제 1 연결 패턴(387)과 제 2 연결 패턴(388)의 배치 구조에 따라, 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386) 사이의 절연 성능을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 상호 간의 신호 간섭을 최소화할 수 있다.

제 2 층(340)은 상기 제 1 층(330)의 상면 위에 배치된 안테나(380)의 그라운드를 위한 그라운드 층이다.

한편, 상기 제 2 층(340)에도 상기 제 1 층(330)에 형성된 비아(370)와 동일 축 상에 비아(370)가 배치된다. 여기에서, 상기 비아(370)는 실질적으로 송신 안테나(383)와 연결되는 제 1 비아와, 상기 제 1 비아와 일정 간격 이격되면서 상기 수신 안테나(386)와 연결되는 제 2 비아를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 층(340)의 상면에는 전원 라인을 위한 제 1 전원 패턴(342)이 형성된다. 상기 제 1 전원 패턴(342)은 상기 전원 라인 형성을 위해 별도의 층을 추가로 이용하지 않고, 상기 제 2 층(340)과 같은 그라운드 층을 이용하여 제품 소형화를 달성할 수 있도록 한다.

한편, 상기 제 1 전원 패턴(342)은 상기 제 1 층(330) 위에 배치된 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)의 성능에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)가 배치된 영역과 수직 방향으로 중첩되지 않는 상기 제 2 층(340)의 상면에 상기 제 1 전원 패턴(342)을 배치된다.

상기와 같이, 제 1 전원 패턴(342)이 상기 제 2 층(340)의 상면 중 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386)와 수직으로 중첩되지 않는 영역에 배치됨으로써, 상기 안테나 성능에 영향을 주지 않으면서 전원 라인을 형성하여 제품 소형화를 달성할 수 있다.

또한, 상기 제 2 층(340)에는 상기 제 1 층(330)에 형성된 홀(389)과 동일 축 상에 홀(341)이 형성된다.

또한, 제 3 층(350)은 제 2 층(340) 아래에 배치된다. 제 3 층(350)은 제 4 층(360)에 배치되는 통신 소자(390)의 그라운드를 위한 그라운드 층이다.

한편, 상기 제 3 층(350)에도 상기 제 1 층(330) 및 상기 제 2 층(340)에 형성된 비아(370)와 동일 축 상에 비아(370)가 배치된다. 여기에서, 상기 비아(370)는 실질적으로 송신 안테나(383)와 연결되는 제 1 비아와, 상기 제 1 비아와 일정 간격 이격되면서 상기 수신 안테나(386)와 연결되는 제 2 비아를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 3 층(350)의 상면에는 전원 라인을 위한 제 2 전원 패턴(351)이 형성된다. 상기 제 2 전원 패턴(351)은 상기 전원 라인 형성을 위해 별도의 층을 추가로 이용하지 않고, 상기 제 3 층(350)과 같은 그라운드 층을 이용하여 제품 소형화를 달성할 수 있도록 한다.

한편, 상기 제 2 전원 패턴(351)은 상기 제 4 층(360)에 배치되는 RF 소자의 성능에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 RF 소자와 연결되는 회로 패턴이 배치된 영역과 수직 방향으로 중첩되지 않는 상기 제 3 층(350)의 상면에 상기 제 2 전원 패턴(351)을 배치된다.

상기와 같이, 제 2 전원 패턴(351)이 상기 제 3 층(350)의 상면 중 상기 RF 소자의 회로 패턴과 수직으로 중첩되지 않는 영역에 배치됨으로써, 상기 RF 소자의 동작 성능에 영향을 주지 않으면서 전원 라인을 형성하여 제품 소형화를 달성할 수 있다.

또한, 상기 제 3 층(350)에는 상기 제 1 층(330)의 홀(389) 및 제 2 층(340)의 홀(341)과 동일 축 상에 홀(352)이 형성된다.

제 4층(360)은 제 3 층(350) 아래에 배치된다. 제 4층(360)의 하면에는 복수의 부품 소자가 배치된다.

상기 복수의 부품 소자는 RF 소자(361), 제어 소자(364), 증폭 소자(363) 및 전원 소자(362)를 포함한다.

RF 소자(361)는 송신 소자 및 수신 소자를 포함할 수 있다. 바람직하게, 송신 소자는 복수의 비아 중 어느 하나의 비아와 전기적으로 연결되고, 그에 따라 제 1 층(330)에 배치된 송신 안테나(383)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 수신 소자는 상기 복수의 비아 중 다른 하나의 비아와 전기적으로 연결되고 그에 따라 상기 제 1층(330)에 배치된 수신 안테나(386)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 송신 소자는 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성한다. 그리고, 상기 비아(370)를 통해 상기 송신 안테나(383)로 송신 신호를 출력한다. 이때, 송신 소자는 추후 설명할 발진기(oscillator)를 포함할 수 있다.

상기 발진기는 공진기 발진기(Resonator oscillator)로 구현되며, 이때 공진기는 유전체 공진기, Ring 공진기, Substrate Integrated Waveguide(SIW) 공진기 등 어떠한 타입의 공진기도 사용이 가능하다.

상기 발진기는 상기 설명한 주파수 조정 부재(500)와 연결될 수 있으며, 상기 주파수 조정 부재(500)에 따라 조정되는 주파수에 대응하여 발진한다.

수신 소자는 수신 안테나(386)와 연결되고, 상기 수신 안테나(386)로부터 수신 신호를 수신한다. 그리고, 수신 소자는 수신 신호로부터 수신 데이터를 생성한다. 이때, 수신 소자는 추후 설명할 믹서, 필터를 포함할 수 있다.

전원 소자(362)는 커넥터(310)를 통해 외부로부터 공급되는 전원을 수신하고, 상기 수신한 전원을 이용하여 상기 움직임 감지 장치를 구성하는 각각의 구성요소에 구동 전원을 공급한다. 전원 소자(362)는 상기 전원을 수신하고, 상기 수신한 전원을 각각의 구성요소에서 필요로 하는 크기로 변환하는 전력 변환 소자를 포함할 수 있다.

증폭 소자(363)는 상기 RF 소자(361)에서 출력되는 신호를 증폭한다. 즉, 증폭 소자(363)는 상기 RF 소자(361)로부터 출력되는 저출력의 IF 신호를 증폭하여 제어 소자(364)로 전달한다.

상기 증폭 소자(363)는 연산 증폭기(OP AMP: Operational Amplifier)일 수 있다.

제어 소자(364)는 상기 각각의 구성요소를 제어한다. 상기 제어 소자(364)는 상기 증폭 소자(363)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기와, 상기 디지털 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부와, 상기 변환부의 출력 신호를 토대로 물체 감지 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.

상기 RF 소자(361)와 증폭 소자(363)은 RF 단을 구성하며, 상기 제어 소자(364)는 백-엔드(back-end) 단을 구성한다.

한편, 상기 제 4 층(360)의 하면에는 상기 커넥터(310)와 연결되는 복수의 패드(365)가 형성된다.

상기 복수의 패드(365)는 그라운드를 위한 그라운드 패드와, 신호 수신을 위한 수신 패드와, 신호 송신을 위한 송신 패드와, VCC 전원을 수신하는 전원 패드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 4 층(360)에는 상기 제 1 층(330)의 홀(389) 및 제 2 층(340)의 홀(341), 및 제 3층의 홀(352)과 동일 축 상에 홀(365)이 형성된다.

도 10은 도 4의 센서 기판에 포함된 각각의 구성요소를 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 센서 기판에 포함된 구성요소에 의한 움직임 감지 장치(500)는, 안테나(510), 통신부(520) 및 제어부(530)를 포함한다. 통신부(520)는 RF 단을 의미하고, 제어부(530)는 백-엔드 단을 의미한다.

안테나(510)는 신호 송신을 위한 송신 안테나(511)와, 신호 수신을 위한 수신 안테나(512)를 포함한다.

통신부(520)는 발진기(521), 커플러(522), 믹서(523), 필터(524) 및 증폭기(525)를 포함한다.

발진기(521)는 10.525GHz의 신호를 발생킨다. 이때, 발진기(521)는 유전체 공진 발진기(Dielectric resonator Oscillator)일 수 있다.

커플러(522)는 일단이 상기 발진기(521)와 연결되고, 타단이 송신 안테나(511) 및 믹서(523)와 연결된다. 커플러(522)는 상기 발진기(521)에서 발생한 신호를 상기 송신 안테나(511)로 전달하면서, 상기 발생한 신호 중 일부를 상기 믹서(523)로 공급한다. 상기 믹서로 공급되는 신호는 상기 수신 안테나(512)에서 수신되는 신호와 비교되는 일종의 기준 신호이다.

믹서(523)는 상기 발진기(521)에서 출력되는 신호(LO: Local Oscillator)와 상기 수신 안테나(512)에서 수신된 신호를 믹스하여 도플러 주파수 성분을 가지는 중간 주파수 신호(IF signal)을 출력한다.

필터(524)는 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)이며, 상기 믹서(523)에서 출력되는 중간 주파수 신호 내에 포함된 고주파 노이즈를 제거한다.

상기 증폭기(525)는 상기 필터(524)에서 출력되는 저출력의 아날로그 신호를 증폭한다.

제어부(530)는 아날로그-디지털 변환기(531)와, 고속 푸리에 변환기(FFT: Fast Fourier Transform; 532) 및 신호 처리부(533)를 포함할 수 있다.

아날로그-디지털 변환기(531)는 상기 증폭기(525)에서 증폭된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환한다.

고속 푸리에 변환기(FFT: Fast Fourier Transform; 532)는 상기 아날로그-디지털 변환기(531)에서 변환된 디지털 신호에 대해, 고속 푸리에 변환을 수행하여 시간 영역의 중간 주파수 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.

신호 처리부(533)는 상기 고속 푸리에 변환기(532)의 출력 신호에서 특정 알고리즘을 적용하여 물체의 감지 여부를 판단한다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 실드 캔의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 실드 캔(200)은 바닥 플레이트(240), 측벽부(250), 격벽부(260)를 포함한다.

상기와 같은 실드 캔(200)을 구성하는 바닥 플레이트(240), 측벽부 및 격벽부(260)는 통신 소자들의 전자기파 간섭을 최소화함과 아울러 고열전도성을 갖는 금속재, 예를 들어 알루미늄재를 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실드 캔(200)은 상기와 같은 재질 이외에도 전도성이 있는 플라스틱재도 사용이 가능하다.

바닥 플레이트(240)는 횡 방향으로 연장되는 대략 판상의 부재이다.

측벽부(250)는 상기 바닥 플레이트(240)의 가장자리로부터 상방을 향해 연장되는 대략 판상의 부재이다. 상기 측벽부(250)는 상기 바닥 플레이트(240)의 가장자리를 따라 연장되며, 상기 바닥 플레이트(240)의 가장자리를 둘러싼다.

격벽부(260)는 상기 바닥 플레이트(240)의 상면에서 상방을 향해 연장되는 대략 판상의 부재이다. 격벽부(260)는 상기 측벽부(250)와 대략 평행하게 횡 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 바닥 플레이트(240)에 수직하게 종 방향으로 연장될 수 있다.

상기 격벽부(260)는 상기 바닥 플레이트(240)의 상부 영역에 대해 다른 영역과는 차단되는 다수의 밀폐 영역을 구획 형성한다.

상기 구획 형성되는 밀폐 영역은, 상기 RF 소자(261)가 배치되는 제 1 영역과, 상기 전원 소자(362)가 배치되는 제 2 영역과, 상기 증폭 소자(363)가 배치되는 제 3 영역과, 상기 제어 소자(364)가 배치되는 제 4 영역을 포함할 수 있다.

상기 격벽부(260)에 의해 구획되는 제 1 영역 내에는 상기 센서 기판의 제 4 층(360)의 하면으로부터 돌출 배치되는 RF 소자(261)가 배치되고, 그에 따라 다른 소자들이 배치되는 영역과는 차단된다.

한편, 상기 RF 소자(261)가 배치되는 제 1 영역의 바닥 플레이트(240)에는 상기 주파수 조정 부재(500)가 삽입되는 관통 홀(220)이 형성된다. 또한, 상기 관통 홀(220)의 상부에는 상기 발진기에 대응하는 소자 영역이 배치될 수 있다. 한편, 상기 관통 홀(220)은 상기 주파수 조정 부재(500)가 회전 결합될 수 있도록 내면에 나사선이 형성되어 있다.

또한, 상기 바닥 플레이트(240) 중 상기 커넥터(310)가 배치되는 영역에는 오목부(275)가 형성되며, 그에 따라 상기 커넥터(310)가 상기 오목부(275)를 통해 상기 실드 캔(200)의 외부로 노출되도록 한다.

도 13은 종래 기술에 따른 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 종래 기술에 따른 움직임 감지 센서의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

종래 기술에 따른 안테나 모듈은, 도 1에 도시된 바와 같이 통신 소자가 실장되는 기판과 안테나가 실장되는 기판이 서로 분리되어 있다. 그리고, 상기 안테나가 실장되는 기판을 살펴보면, 안테나 모듈(600)은, 절연 플레이트 위에 장착되는 송신 안테나(610)와 수신 안테나(630)를 포함한다.

그리고, 송신 안테나(610)는 제 1 연결 패턴(620)을 통해 비아(도시하지 않음)와 연결되어 송신부(도시하지 않음)와 연결되며, 수신 안테나(630)는 제 2 연결 패턴(640)을 통해 비아(도시하지 않음)와 연결되어 수신부(도시하지 않음)와 연결된다.

이때, 종래의 제 1 연결 패턴(620) 및 제 2 연결 패턴(640)은 본 발명과는 다르게, 상기 송신 안테나(610) 및 수신 안테나(630)의 중앙 영역과 수평 방향으로 중첩되도록 연장되어 상기 송신 안테나(610)를 구성하는 안테나 패턴의 좌측 영역 및 수신 안테나(630)를 구성하는 안테나 패턴의 우측 영역에 각각 연결된다.

다시 말해서, 상기 제 1 연결 패턴(620)은, 송신 안테나(610)를 구성하는 복수의 안테나 패턴들의 중앙 영역을 가로지리는 가상의 직선과 교차되도록 배치되고, 또한, 상기 제 2 연결 패턴(640)은, 수신 안테나(630)를 구성하는 복수의 안테나 패턴들의 중앙 영역을 가로지리는 가상의 직선과 교차되도록 배치된다.

이에 따라, 상기 제 1 연결 패턴(620)과 제 2 연결 패턴(640)의 배치에 따라 통신 성능이 저하되는 문제가 발생한다.

다시 말해서, 도 14를 참조하면, E-축을 기준으로 종래의 안테나 모듈의 빔폭(beam width)은 81°로 나타나고, H-축을 기준으로 안테나 모듈의 빔폭은 36°를 나타난다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 감지 센서의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.

그러나, 본 발명에서의 연결 패턴(387, 388)은, 해당 안테나를 구성하는 안테나 패턴의 중앙 영역과는 수평 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 다시 말해서, 송신 안테나(383)와 연결되는 제 1 연결 패턴이, 상기 송신 안테나(383)의 중앙 영역과 수평 방향으로 중첩되도록 연장되어 상기 송신 안테나(383)를 구성하는 안테나 패턴의 상부 영역과 연결되는 것이 아니라, 상기 안테나 패턴의 하부 영역과 연결된다.

상기와 같이 제 1 연결 패턴(387)과 제 2 연결 패턴(388)의 배치 구조에 따라, 상기 송신 안테나(383)와 수신 안테나(386) 사이의 절연 성능을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 수신 안테나와 송신 안테나 사이의 상호 간섭을 최소화하여 센서의 수신부 감도를 향상시킬 수 있다.

즉, 도 15 및 도 16을 참조하면, E-축을 기준으로 종래의 안테나 모듈의 빔폭(beam width)은 96°로 나타나고, H-축을 기준으로 안테나 모듈의 빔폭은 36°를 나타나며, 종래 대비 크게 향상된 안테나 성능을 보여는 것을 확인할 수 있었다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 감시 장치를 도시하는 사시도이고, 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 감시 장치의 구체적인 구조를 보여주는 단면도이다.

도 17을 참조하면, 감시 장치(700)는 미리 정해지 위치에 설치된다. 여기서, 감시 장치(700)는 외부의 전원 공급부(도시하지 않음)에 연결될 수 있다. 이를 통해, 전원 공급부로부터 전원이 공급되면, 감시 장치(700)가 구동할 수 있다.

그리고, 감시 장치(700)는 주변 영역을 감시한다. 이때, 주변 영역은 감시 장치(700)의 위치로부터 설정된 거리를 반경으로 결정될 수 있다. 여기서, 주변 영역은 감시 장치(700)의 전방으로 제한될 수 있으며, 감시 장치(700)의 전방과 측방으로 제한될 수 있다.

이러한, 감시 장치(700)는 본체(730), 카메라 모듈(710) 및 움직임 감지 센서(720)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(710)과 움직임 감지 센서(720)가 주변 영역을 감시할 수 있다.

이때, 감시 장치(700)는 원거리의 서버(server, 도시되지 않음)에 접속될 수 있다. 여기서, 감시 장치(700)는 유선 또는 무선으로 서버에 접속될 수 있다. 또한, 감시 장치(700)는 전자 기기(도시되지 않음)에 접속될 수 있다. 여기서, 감시 장치(700)는 유선 또는 무선으로 전자 기기에 접속될 수 있다. 예를 들면, 전자 기기는 조명장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(710)은 주변 영역을 촬영하는 기능을 수행한다. 즉, 카메라 모듈(710)은 주변 영역을 촬영하여 영상신호를 획득한다. 이러한 카메라 모듈(710)은 상기 촬영된 영상신호를 수신하는 영상 수신부(도시되지 않음)와, 상기 수신된 영상 신호를 처리하는 영상 처리부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

이러한, 영상 수신부는 영상 신호를 수신한다. 이 때 영상 수신부는 렌즈부(도시되지 않음) 및 센서부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 렌즈부는 광 신호를 수집하고, 센서부는 광 신호를 전기적 영상 신호로 변환할 수 있다. 여기서, 센서부는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 포함할 수 있다.

영상 처리부는 영상 신호를 처리한다. 이 때 영상 수신부는 영상 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환할 수 있다. 여기서, 영상 처리부는 DSP(Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다.

움직임 감지 센서(720)는 주변 영역에서 물체의 동작을 감지하는 기능을 수행한다. 즉 움직임 감지 센서(720)는 전자기파를 통해 주변 환경에 대한 정보를 탐지한다. 이 때 움직임 감지 센서(720)는 물체의 동작으로, 물체의 출현, 이동 등을 감지할 수 있다. 이러한 움직임 감지 센서(720)은 상기 설명한 바와 같은 레이더 모듈일 수 있으며, 안테나 모듈과 통신 소자를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 안테나 모듈은, 움직임 감지 센서(720)의 무선 송수신 기능을 수행한다. 이 때 안테나 모듈은 송신 신호를 공중으로 송신하고, 공중으로부터 수신 신호를 수신한다. 여기서, 송신 신호는 움직임 감지 센서(720)에서 송출되는 무선 신호를 나타낸다. 그리고 수신 신호는, 송신 신호가 타겟(target)에 의해 반사됨에 따라, 움직임 감지 센서(720)로 유입되는 무선 신호를 나타낸다.

한편, 상기와 같은 카메라 모듈(710)과 움직임 감지 센서(720)는 하나의 동일한 몸체(730) 내에 삽입된다. 이때, 상기 몸체(730)는 전방에 상기 카메라 모듈(710)의 렌즈 부분을 노출하는 홀과, 상기 움직임 감지 센서(720)의 안테나 부분을 노출하는 홀을 각각 포함할 수 있다.

이와 다르게, 상기 몸체(730)는 상기 카메라 모듈(710) 및 움직임 감지 센서(720)에서 발생한 신호, 그리고 외부에서 상기 카메라 모듈(710)과 움직임 감지 센서(720)로 입력되는 신호를 투과시킨다. 이를 위해, 몸체(730)는 투과성이 높고, 내부 반사가 적으며, 강도가 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 도 18을 참조하면 상기와 같은 카메라 모듈(710)과 움직임 감지 센서(720)는 공용 기판(740) 위에 공통으로 장착된다.

즉, 카메라 모듈(710)의 공용 기판(740)의 일면의 상부 영역에 장착될 수 있으며, 상기 움직임 감지 센서(720)는 상기 공용 기판(740)의 상기 일면의 하부 영역에 장착될 수 있다.

이때, 상기 움직임 감지 센서(720)는 상기에서 설명한 바와 같이, 복수의 기판이 아닌 하나의 일체형 기판에 안테나부와 통신부를 모두 구성하여 제품의 소형화가 구현되었다.

이에 따라, 상기와 같이 하나의 공용 기판(740) 위에 상기 카메라 모듈(710)과 함께 용이한 장착이 가능하다. 다시 말해서, 상기 움직임 감지 센서(720)는 상기와 같은 소형 박막화를 통한 카메라 모듈(710)과 같은 추가 모듈과의 복합화 구성이 용이하다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 움직임 감지 센서
200: 실드 캔
300: 센서 기판
400: 체결 부재

Claims

실드 캔; 및
상기 실드 캔 위에 배치되는 센서 기판을 포함하며,
상기 센서 기판은,
제1층;
상기 제1층의 상면에 배치되는 안테나부;
상기 제1층 아래의 제2층;
상기 실드 캔의 상부와 마주보는 상기 제2층의 하면에 배치되며, RF 소자를 포함하는 통신부;
상기 제1층과 상기 제2층 사이의 그라운드층에 대응하는 제3층; 및
상기 제1 내지 제3층을 관통하며, 상기 안테나부와 상기 통신부를 연결하는 비아를 포함하고,
상기 제3층은 상기 안테나부의 그라운드를 위한 제1그라운드 층을 제공하고,
상기 제3층은 상기 통신부의 그라운드를 위한 제2그라운드 층을 제공하며,
상기 제1 및 제2 그라운드 층 중 적어도 하나에는 전원 라인을 형성하는 적어도 하나의 전원 패턴이 형성되고,
상기 전원 패턴은,
상기 제 1 그라운드층의 상면 중 상기 제 1 층에 형성된 안테나부와 수직으로 중첩되지 않는 영역에 배치되고,
상기 제 2 그라운드층의 상면 중 RF 소자와 연결되는 회로 패턴과 수직으로 중첩되지 않는 영역에 배치되며,
상기 실드 캔은,
바닥 플레이트와,
상기 바닥 플레이트의 가장자리로부터 상방을 향해 연장되는 측벽부와,
상기 바닥 플레이트의 상면에서 상방을 향해 연장되며, 상기 바닥 플레이트의 상부 영역을 제1 내지 제4 밀폐 영역으로 구획 형성하는 격벽부를 포함하고,
상기 통신부는,
상기 제2층의 하면에 배치된 상태에서 상기 격벽부를 통해 구획된 복수의 밀페 영역 내에 각각 배치된 복수의 소자를 포함하고,
상기 안테나부는
상기 제1층의 상면에 배치되는 제1 송신 안테나;
상기 제1층의 상면에 배치되고, 상기 제1 송신 안테나와 이격되는 제2 송신 안테나; 및
상기 제1층의 상면에 배치되고, 상기 비아와 제1 및 제2 송신 안테나를 연결하는 제1 연결 패턴을 포함하고,
상기 제1 및 제2 송신 안테나 각각은,
중앙 영역이 개방된 제1 개방 영역, 및,
상기 제1 연결 패턴과 연결되는 가장자리 영역이 개방된 제2 개방 영역을 포함하고,
상기 제1 연결 패턴의 일단은 상기 제1 송신 안테나의 제2 개방 영역의 내측면에 직접 연결되고,
상기 제1 연결 패턴의 타단은 상기 제2 송신 안테나의 제2 개방 영역의 내측면에 직접 연결되며,
상기 비아는, 상기 제1층의 상면에 배치되고 상기 제1 연결 패턴의 상기 일단 및 상기 타단 사이에 연결되는 제1 비아 연결부를 포함하며,
상기 제 1 연결 패턴은,
상기 제 1층의 상면에서, 상기 제1 송신 안테나의 제1 개방 영역과 상기 제2 송신 안테나의 제1 개방 영역 사이를 연결하는 가상의 제1 직선과 교차하지 않는,
움직임 감지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 제2층의 하면에 배치된 상태에서 상기 격벽부를 통해 구획된 제1 밀폐 영역 내에 위치하는 상기 RF 소자와,
상기 제2층의 하면에 배치된 상태에서 상기 격벽부를 통해 구획된 제2 밀폐 영역 내에 위치하는 제어 소자와,
상기 제2층의 하면에 배치된 상태에서, 상기 격벽부를 통해 구획된 제3 밀폐 영역 내에 위치하는 증폭 소자와,
상기 제2층의 하면에 배치된 상태에서, 상기 격벽부를 통해 구획된 제4 밀폐 영역 내에 위치하는 전원 소자를 포함하는
움직임 감지 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 안테나부는,
상기 제1층의 상면에 배치되는 제1 수신 안테나;
상기 제1층의 상면에 배치되고, 상기 제1 수신 안테나와 이격되는 제2 수신 안테나; 및
상기 제1층의 상면에 배치되고, 상기 비아와 제1 및 제2 수신 안테나를 연결하는 제2 연결 패턴을 포함하고,
상기 제1 및 제2 수신 안테나 각각은,
중앙 영역이 개방된 제3 개방 영역, 및,
상기 제2 연결 패턴과 연결되는 가장자리 영역이 개방된 제4 개방 영역을 포함하고,
상기 제2 연결 패턴의 일단은 상기 제1 수신 안테나의 제4 개방 영역의 내측면에 직접 연결되고,
상기 제2 연결 패턴의 타단은 상기 제2 수신 안테나의 제4 개방 영역의 내측면에 직접 연결되며,
상기 비아는 상기 제1층의 상면에 배치되고 상기 제2 연결 패턴의 일단 및 타단 사이에 연결되는 제2 비아 연결부를 포함하며,
상기 제 2 연결 패턴은,
상기 제 1층의 상면에서, 상기 제1 수신 안테나의 제3 개방 영역과 상기 제2 수신 안테나의 제3 개방 영역 사이를 연결하는 가상의 제2 직선과 교차하지 않는
움직임 감지 센서.
제 3항에 있어서,
상기 제2 개방 영역의 폭은 상기 제1 연결 패턴의 폭보다 크고,
상기 제4 개방 영역의 폭은 상기 제2 연결 패턴의 폭보다 큰,
움직임 감지 센서.
제2항에 있어서,
상기 바닥 플레이트는,
상기 제 1 밀폐 영역에 형성되어, 상기 RF 소자를 구성하는 발진기의 일부를 노출하는 관통 홀을 포함하며,
상기 실드 캔은,
상기 바닥 플레이트의 상기 관통 홀 내에 삽입되어, 상기 발진기와 연결되는 주파수 조정 부재를 더 포함하는
움직임 감지 센서.
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