KR102662238B1 - 레이더 장치 및 그를 위한 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 레이더 장치와 그를 위한 안테나 장치에 관한 것으로서, 수직방향으로 옵셋된 3개의 송신안테나와, 수직방향으로 동일한 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하되, 중장거리 감지모드에서는 상기 3개의 송신안테나중 1개 이상의 송신안테나에서 동시에 송신신호를 송출하고, 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하고, 근거리 감지모드에서는 상기 3개의 송신안테나 중 수직으로 옵셋된 2개의 송신안테나를 이용하여 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하고, 상기 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어함으로써, 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서 대상체의 수직정보 및 수평정보 중 하나 이상을 정밀하게 산출할 수 있다.

Description

레이더 장치 및 그를 위한 안테나 장치{Radar Apparatus and Antenna Apparatus therefor}

본 발명의 일 실시예는 레이더 장치 및 그를 위한 안테나 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 다중입력-다중출력(Multi-Input Multi-Output; 이하 'MIMO'라 함) 방식 안테나 장치를 포함하는 레이더 장치 등에 관한 것이다.

차량 등에 탑재되는 레이더 장치는 고해상도의 각도 분해능을 가져야 한다. 예를 들면, 전방 충돌 방지 및 예방을 위한 차량 레이더의 경우, 전방 인접 차선에 있는 차량의 자차선(In-path) 컷 인(Cut In) 및 컷 아웃(Cut Out) 시, 각도 추출을 통해서 끼어들기 상황 판단을 할 수 있다. 즉, 고해상도 각도 분해 능력을 통해, 컷 인(Cut In) 및 컷 아웃(Cut Out)시의 타깃 오 감지 확률을 줄이고, 충돌 상황을 예측하여 운전자의 안전을 보장해줄 수 있다.

또한, 차량용 레이더는 하나의 안테나 어셈블리를 이용하여 비교적 좁은 각도 범위에서 멀리 있는 물체를 감지하기 위한 중/장거리(Mid/Long Range) 감지 기능과, 비교적 넓은 각도 범위에서 근거리 물체를 감지하기 위한 근거리(Short Range) 감지 기능을 가져야 한다.

또한, 기존의 레이더 장치는, 고해상도의 각도 분해능을 얻기 위해, 수신 안테나를 여러 개 배열하는 구조로 구성한다. 즉, 종래의 레이더 장치는, 수신 안테나 다수 채널을 배열하여, 각도 분해능을 높이는 구조를 이용하는 것이다.

이와 같이 수신 안테나를 여러 개 배열하는 구조를 갖는 종래의 레이더 장치는, 안테나 구조적으로 사이즈가 커지고, 송수신부(즉, RF 회로부)에 이와 관련된 많은 소자가 필요하게 되어, 레이더 장치의 전체 사이즈가 커지게 되는 문제점이 있다.

하지만, 현재, 차량에 레이더 장치를 장착할 때, 범퍼 내 초음파 센서, 번호판, 안개등, 지지 구조물 등 각종 구조물에 의해, 레이더 장치를 장착할 수 있는 부분이 제한적이고 이에 따라 레이더 장치의 크기는 제한될 수밖에 없는 것이다.

최근 차량용 레이더의 소형화를 위하여 다중입력 다중출력(MIMO) 레이더가 개발되고 있다.

MIMO 레이더는 송신 안테나의 간격을 적당히 배치하여 수신 안테나의 개구(aperture)를 확장시키는 효과가 있기 때문에 RF 칩(chip)의 수를 줄이면서도 동일한 성능을 낼 수 있다는 점에서 최근 많이 연구되고 있다.

기존의 차량용으로 개발된 MIMO 레이더는 보통 2개의 송신 채널과 다수의 수신 채널의 배치를 통해 효율적인 개구 확장 효과를 내고 있으며, 이러한 구조는 차량용 레이더에서 장거리 레이더 또는 중거리 레이더용으로 제안되고 있다.

그러나, 차량용 레이더는 중/장거리뿐만 아니라 근거리의 넓은 영역도 감지를 해야 하며, 이를 위하여 근거리 감지를 위한 추가 센서를 장착하여야 하며, 이로 인하여 비용 및 복잡도가 증가하는 문제가 있다.

따라서, 차량용 레이더에서는 중/장거리 레이더와 근거리 레이더를 통합할 필요가 있으며, 일반적으로 중/장거리 레이더와 근거리 레이더를 통합하기 위해서 송신 안테나를 상이하게 하고 수신 안테나를 공용화 하여 구현을 하게 되는데 이러한 경우 중/장거리 레이더에서 분해능 등의 성능이 떨어지고 근거리 레이더에서 감지범위 등의 성능이 떨어져 각각의 성능이 극대화 되지 못하는 단점이 있다.

따라서, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능하고, 고해상도의 각도 분해능을 유지하면서도 레이더 장치의 사이즈를 줄일 수 있는 레이더 장치의 개발이 요구되고 있지만, 종래의 레이더 장치에서는 이를 충족시켜주지 못하고 있는 실정이다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 다수의 송신안테나 및 다수의 수신 안테나의 효율적인 배치를 통해 중/장거리 성능뿐만 아니라 근거리 성능까지 극대화 할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 다수의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 구비하여 다중입력 다중수신(MIMO)이 가능한 안테나 장치와, 그를 포함하는 레이더 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 지면에 수직인 제1방향으로 연장하되 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 상기 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하는 안테나부를 포함하는 레이더 장치를 이용하여, 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서 각각 사용되는 송신안테나 및 수신안테나의 조합을 최적화함으로써, 중장거리 및 근거리 모두에서 목표의 정확한 수직정보 및 수평정보를 획득할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 중장거리 감지모드에서는 상기 3개의 송신안테나중 1개 이상의 송신안테나에서 동시에 송신신호를 송출하고, 상기 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하고, 근거리 감지모드에서는 상기 3개의 송신안테나 중 선택된 2개의 송신안테나를 이용하여 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하고, 상기 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하며, 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서 상기 4개의 수신안테나에서 수신된 수신신호를 기초로 대상체의 수직정보 및 수평정보 중 하나 이상을 산출할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 것이다.

결과적으로, 단순한 안테나 구성과 작은 크기를 가지면서도 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드 모두에서 대상체의 수평정보(폭 등) 및 수직정보(높이 등)를 정밀하게 측정할 수 있는 차량용 레이더 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은, 상기와 같은 구조를 이용하되, 근거리 감지모드와 중장거리 감지모드에서의 송신신호의 주파수대역과 신호파형의 형태를 상이하게 함으로써, 다른 레이더 장치와의 간섭을 피하면서도 중장거리 및 근거리 모두에서 대상체의 수평/수직 정보의 측정 해상도를 향상시킬 수 있는 레이더 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는, 지면에 수직인 제1방향으로 연장하되 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 상기 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하는 안테나부와, 중장거리 감지 모드 및 근거리 감지모드 중 하나에서, 상기 송신안테나부 중 선택되는 1 이상의 송신안테나를 통해 송신신호를 송신하고, 상기 수신안테나부에 포함된 4개의 수신안테나 모두를 통해 대상체에서 반사된 반사신호를 수신하는 송수신부와, 수신된 반사신호를 처리하여 상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 처리부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 레이더 장치에 사용되는 안테나 장치로서, 지면에 수직한 제1방향으로 연장되되 제1선단부 위치를 가지는 제1송신안테나와, 상기 제1선단부 위치보다 낮은 제2선단부 위치를 가지며 제1송신안테나로부터 제1방향에 수직한 제2방향으로 제1송신 이격거리만큼 이격된 제2송신안테나와, 상기 제2선단부 위치보다 낮은 제3선단부 위치를 가지며 제2송신안테나로부터 제2방향으로 제2송신 이격 거리만큼 이격된 제3송신안테나를 포함하는 송신안테나부와; 상기 제1방향으로 연장하되 제1방향으로 동일한 높이 또는 선단부 위치를 가지며, 제3송신안테나로부터 분리거리만큼 이격된 제1수신안테나와, 제1수신안테나로부터 상기 제2방향으로 제1수신 이격거리만큼 이격된 제2수신안테나와, 제2수신안테나로부터 제2방향으로 제2수신 이격거리만큼 이격된 제3수신안테나와, 제3수신안테나로부터 제2방향으로 제3수신 이격거리만큼 이격된 제4수신안테나를 포함하는 수신안테나부;를 포함하는 안테나 장치를 제공한다.

아래에서 설명할 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 지면에 수직인 제1방향으로 연장하되 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 상기 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하는 안테나부를 포함하는 레이더 장치를 이용하되, 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서 각각 사용되는 송신안테나 및 수신안테나의 조합을 최적화함으로써, 중장거리 및 근거리 모두에서 목표의 정확한 수직정보 및 수평정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.

더 구체적으로는, 상기와 같은 안테나 구조를 가지되, 중장거리 감지모드에서는 3개의 송신안테나중 1개 이상의 송신안테나에서 동시에 송신신호를 송출하고, 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하고, 근거리 감지모드에서는 3개의 송신안테나 중 선택된 2개의 송신안테나를 이용하여 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하고, 상기 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하며, 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서 상기 4개의 수신안테나에서 수신된 수신신호를 기초로 대상체의 수직정보 및 수평정보 중 하나 이상을 산출할 수 있는 효과가 있다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 단순한 안테나 구성과 작은 크기를 가지면서도 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드 모두에서 대상체의 수평정보(폭 등) 및 수직정보(높이 등)를 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 다중 안테나를 가지는 레이더장치의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 대한 개략적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 포함된 안테나부에 포함된 3개의 송신 안테나 및 4개의 수신 안테나의 배열 구성의 일예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 의한 레이더 장치의 중/장거리 감지 모드에서의 송수신 안테나의 등가 상태도로서, 도 4a는 3개의 송신안테나를 모두 사용하는 제1실시예이고, 도 4b는 제2송신안테나만을 이용하는 제2실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 의한 레이더 장치의 근거리 감지모드에서의 신호 송수신 방식을 도시하는 것으로서, 도 5a는 신호타이밍도이고, 도 5b는 송수신안테나의 등가 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치의 신호 처리 방법에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 레이더 장치에서, 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서의 신호파형 및 주파수대역의 차이를 도시한다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 다중 안테나를 가지는 레이더장치의 일 예를 도시한다.

도 1a에 도시된 바와 같은 레이더 장치는 2개의 송신 안테나 TX0, TX1이 상부에 동일한 방향으로 배치되고, 4개의 수신안테나 RX0~RX3가 하부에 동일한 방향으로 배치되는 안테나 구조를 가진다.

신호 송신 시점에서는 제1스위칭부(SW1)에 의하여 하나의 송신안테나가 선택되어 송신신호를 송출한다.

물체로부터 반사된 수신 신호는 제2스위칭부(SW2)에 의하여 스위칭된 1개의 수신 안테나에서 수신된다.

신호처리부(DSP)는 수신된 반사신호를 증폭한 후 송신신호와 비교하여, 위상(Phase)의 변화, 크기(Magnitude)의 변화, 주파수 편이 등을 측정함으로써, 물체까지의 거리, 물체의 상대속도 등을 측정할 수 있다.

도 1a에서는 각 안테나가 1열의 어레이 안테나로 구성된다.

도 1b는 다른 형태의 다중 안테나 레이더 장치의 일 예로서, 1개의 송신안테나(TX0)와 다수의 수신안테나(RX0~RX2) 및 1개의 송수신 겸용 안테나(RX3/TX1)가 일정한 간격을 가지면서 배치되며, 각 안테나들은 동일한 방향으로 연장 형성된다.

이 상태에서 신호 송신 시점에서는 제1스위칭부(SW1)에 의하여 송신안테나 TX0와 송수신 겸용 안테나 RX3/TX1 중 하나의 송신안테나가 선택되어 송신신호를 송출한다.

물체로부터 반사된 수신신호는 다수의 수신안테나(RX0~RX2) 및 1개의 송수신 겸용 안테나(RX3/TX1) 중 제2스위칭부(SW2)에 의하여 선택된 1개의 수신 안테나에서 수신된다.

신호처리부(DSP)는 수신된 반사신호를 증폭한 후 송신신호와 비교하여, 위상(Phase)의 변화, 크기(Magnitude)의 변화, 주파수 편이 등을 측정함으로써, 물체까지의 거리, 물체의 상대속도 등을 측정할 수 있다.

도 1과 같은 안테나 구조를 가지는 레이더에서는 중/장거리 감지와 근거리 감지가 가능하다 하더라도, 2가지 감지 모두에서 충분한 해상도 또는 각도분해능을 보유하기 힘든 단점이 있다.

또한, 도 1a과 같은 안테나 구조에서는 다수의 송신안테나가 동일한 방향으로 연장되고, 다수의 수신안테나 역시 동일한 방향으로 연장되며, 도 1b의 경우에는 모든 송수신안테나가 동일한 방향으로 연장된다.

따라서, 이러한 안테나 구조에서는 물체의 수평방향 정보는 비교적 정확하게 감지할 수 있으나, 수직(Elevation) 방향 정보는 정밀하게 측정하기 어렵다는 단점이 있다.

즉, 도 1과 같은 안테나 구조에서는 수신안테나 RX0 내지 RX3 중 하나 이상이 반사신호를 수신하는데, 각 수신안테나가 송신안테나 TX0 또는 TX1에 대하여 수평방향으로는 다른 배열 특성을 가지므로 각 수신안테나가 수신하는 수신신호에 차이가 발생하여 그 차이를 분석하면 수평방향 정보는 비교적 정확하게 측정될 수 있다.

하지만, 각 수신안테나는 송신안테나 TX0 또는 TX1에 대하여 수직방향으로 동일한 배열 특성을 가져서 각 수신안테나가 수신하는 수신신호에 차이가 발생하지 않게 되며, 그 결과 물체의 수직방향 정보를 측정하는데 어려움이 있다는 것이다.

이에 본 발명의 일실시예에서는, 다수의 송신안테나를 수직방향으로 반대인 제1방향 및 제2방향으로 각각 연장되는 2개의 송신 안테나 그룹으로 구성하고, 마찬가지로 다수의 수신안테나를 제1방향 및 제2방향으로 각각 연장되는 2개의 수신 안테나 그룹으로 구성하는 안테나 장치를 제공하여, 물체의 수직방향 정보 검출 성능을 향상시키고자 한다.

또한, 상기와 같은 안테나 구조에서 신호를 송출하는 1 이상의 송신안테나를 적절히 선택하고, 다수의 수신안테나에서 수신되는 신호중 일부를 선택하여 신호 처리함으로써, 중/장거리 감지 및 근거리 감지 모두에서 물체의 수평방향 정보 및 수직방향의 정보의 측정 정밀도를 향상시키고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더(RADAR) 장치(100)에 대한 블록 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더(RADAR) 장치(100)는, 복수 개의 송신 안테나와 복수 개의 수신 안테나를 포함하는 안테나부(110)와, 안테나부(110)를 통해, 송신신호를 송신하고, 수신신호를 수신하는 송수신부(120)와, 수시된 신호를 처리하여 대상체의 수직방향 또는 수평방향 정보를 획득하는 처리부(130) 등을 포함한다. 이러한 레이더 장치를 레이더 센서라고도 한다.

안테나부(110)는 지면에 수직한 연직방향 중 하나인 제1방향으로 연장되는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 마찬가지로 제1방향으로 연장되는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하여 구성된다.

특히, 본 발명에 의한 송신안테나부는 지면에 수직인 제1방향으로 연장하되 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하고, 수신안테나부는 송신안테나와 동일한 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하도록 구성된다.

더 세부적으로는, 송신안테나부는 지면에 수직한 제1방향으로 연장되되 제1선단부 위치를 가지는 제1송신안테나와, 제1선단부 위치보다 낮은 제2선단부 위치를 가지며 제1송신안테나로부터 제1방향에 수직한 제2방향으로 제1거리만큼 이격된 제2송신안테나와, 제2선단부 위치보다 낮은 제3선단부 위치를 가지며 제2송신안테나로부터 제2방향으로 제2거리만큼 이격된 제3송신안테나를 포함하도록 구성될 수 있다.

3개의 송신안테나는 일정한 길이로 연장되는 1개 이상의 어레이 안테나로 구성될 수 있으며, 각 송신안테나의 선단부의 위치, 더 구체적으로 각 송신안테나의 수직방향의 선단부의 위치가 서로 상이하도록 배치된다.

한편, 수신안테나부는 지면에 수직한 제1방향으로 연장되되 서로 동일한 제4선단부 위치를 가지고 제2방향으로 일정거리 이격된 4개의 수신안테나로 구성된다.

4개의 수신안테나들의 공통된 제4선단부 위치는 3개의 송신안테나 중에서 가운데 배치되는 제2송신안테나의 제2선단부 위치와 동일할 수 있다.

또한, 3개의 송신안테나 사이의 간격과 4개의 수신안테나들 사이의 간격 역시 일정한 관계를 가지도록 배치될 수 있으며, 이러한 안테나부의 세부적인 구성에 대해서는 아래에서 도 3을 참고로 더 상세하게 설명한다.

송수신부(120)는, 아래의 도 3 이하에서 설명할 구조의 안테나부(110)에 포함되는 복수 개의 송신 안테나 중 1 개 이상으로 스위칭(Switching)하여 스위칭 된 송신 안테나를 통해 송신신호를 송신하거나 복수 개의 송신 안테나에 할당된 멀티 송신채널을 통해 송신신호를 송신하는 송신부와, 복수 개의 수신 안테나 중 한 개로 스위칭하여 스위칭 된 수신 안테나를 통해 송신된 송신신호가 타깃에 의해 반사된 반사신호인 수신신호를 수신하거나 복수 개의 수신 안테나에 할당된 멀티 수신채널을 통해 수신신호를 수신하는 수신부를 포함한다.

전술한 송수신부(120)에 포함된 송신부는, 스위칭 된 송신 안테나에 할당된 한 개의 송신채널 또는 복수 개의 송신 안테나에 할당된 멀티 송신채널에 대한 송신신호를 생성하는 발진부를 포함한다. 이러한 발진부는, 일 예로서, 전압 제어 발진기(VCO: Voltage-Controlled Oscillator) 및 오실레이터(Oscillator) 등을 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예에 의한 송수신부에 포함된 송신부는, 근거리 감지모드에서 2개의 송신안테나를 이용하되. 1회의 감지 주기 또는 감지 싸이클 동안 시간분할 또는 코드분할 방식으로 구분된 송신신호를 송신하는 기능을 구비한다.

전술한 송수신부(120)에 포함된 수신부는, 스위칭 된 수신 안테나에 할당된 한 개의 수신채널을 통해 수신되거나 복수 개의 송신 안테나에 할당된 티 수신채널을 통해 수신된 상기 수신신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭부(LNA: Low Noise Amplifier)와, 저잡음 증폭된 수신신호를 믹싱하는 믹싱부(Mixer)와, 믹싱된 수신신호를 증폭하는 증폭부(Amplifier)와, 증폭된 수신신호를 디지털 변환하여 수신데이터를 생성하는 변환부(ADC: Analog Digital Converter) 등을 포함한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더(RADAR) 장치(100)는, 송신신호의 제어와 수신 데이터를 이용한 신호 처리를 수행하는 처리부(130)를 포함하는데, 이때, 처리부(130)는, 많은 연산량을 필요로 하는 신호 처리를 제 1 처리부와 제 2 처리부로 효율적으로 분배함으로써, 비용을 줄이고, 동시에 하드웨어 사이즈를 축소할 수 있도록 한다.

이러한 처리부(130)에 포함된 제 1 처리부는, 제 2 처리부를 위한 전 처리부(Pre-Processor)로서, 송신데이터 및 수신데이터를 획득하여, 획득된 송신데이터에 근거한 발진부에서의 송신신호의 생성을 제어하고, 송신데이터 및 수신데이터를 동기화하며, 송신데이터 및 수신데이터를 주파수 변환할 수 있다.

제 2 처리부는, 제 1 처리부의 처리 결과를 이용하여 실질적 처리를 수행하는 후 처리부(Post-Processor)로서, 제 1 처리부에서 주파수 변환된 수신데이터를 토대로 CFAR(Constant False Alarm Rate) 연산, 트래킹(Tracking) 연산 및 타깃 선택(Target Selection) 연산 등을 수행하고, 타깃에 대한 각도정보, 속도정보 및 거리정보를 추출할 수 있다.

전술한 제 1 처리부는, 획득된 송신데이터 및 획득된 수신데이터를 한 주기당 처리 가능한 단위 샘플 사이즈로 데이터 버퍼링 한 이후, 주파수 변환을 수행할 수 있다. 전술한 제 1 처리부에서 수행하는 주파수 변환은, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 등과 같은 푸리에 변환을 이용할 수 있다.

전술한 제 2 처리부는, 제1처리부에서 이루어진 제1푸리에 변환(FFT)된 신호에 대하여 제2푸리에 변환을 할 수 있으며, 제2푸리에 변환은, 일 예로서, 이산 푸리에 변환(DFT: Discrete Fourier Transform, 이하 "DFT"라 칭함)일 수 있다. 또한, DFT 중에서도, 첩-이산 푸리에 변환(Chirp-DFT)일 수 있다.

제2처리부는 Chirp-DFT 등의 제2푸리에 변환을 통해, 제2푸리에 변환 길이(K)에 해당하는 개수만큼의 주파수 값을 획득하고, 획득된 주파수 값을 토대로 각 첩(Chirp) 주기 동안 가장 큰 파워를 갖는 비트 주파수를 계산하고, 계산된 비트 주파수에 근거하여 물체의 속도 정보 및 거리 정보를 획득함으로써 물체를 탐지할 수 있다.

특히, 본 실시예에 의한 처리부(130)는 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서 4개의 수신안테나로부터 수신된 수신신호를 상기와 같은 방식으로 처리하여, 중장거리 대상체의 수평정보와, 근거리 대상체의 수평정보 및 수직정보를 산출하는 기능을 수행한다.

한편, 본 발명에 의한 레이더 장치에 포함되는 안테나부(110)는 도 3과 같은 구조를 가지되, 송수신부(120) 및 처리부(130)는 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서 대상체의 수직방향 정보 및 수평방향 정보를 획득하기 위하여 일정한 신호 송수신방식과 그를 이용한 정보 획득 방식을 구현할 수 있어야 하며, 이에 대해서는 아래에서 도 4 및 도 7을 참고로 더 상세하게 설명한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 근거리 감지모드에서 복수의 가상 수신 안테나가 형성되도록 제어하는 가상 수신 안테나 형성부(140)를 더 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 5를 참고로 아래에서 더 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 포함된 안테나부에 포함된 3개의 송신 안테나 및 4개의 수신 안테나의 배열 구성의 일예를 도시한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에 포함된 안테나부(110)는, 지면에 수직인 제1방향으로 연장하되 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 상기 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하여 구성될 수 있다.

더 구체적으로, 송신안테나부는 지면에 수직한 제1방향으로 연장되되 제1선단부 위치(P1)를 가지는 제1송신안테나(TX1)와, 제1선단부 위치보다 낮은 제2선단부 위치(P2)를 가지며 제1송신안테나로부터 제1방향에 수직한 제2방향(수평방향)으로 제1송신 이격거리(TD1)만큼 이격된 제2송신안테나(TX2)와, 제2선단부 위치(P3)보다 낮은 제3선단부 위치(P3)를 가지며 제2송신안테나로부터 제2방향으로 제2송신 이격 거리(TD2)만큼 이격된 제3송신안테나(TX3)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 명세서에서 제1방향은 지면에 수직한 방향 중 상부 방향, 즉, 연직상부 방향을 기준으로 설명한 것이지만, 그에 한정되는 것은 아니다.

즉, 제1방향이 지면에 수직한 방향 중 하부 방향, 즉, 연직하부 방향이 될 수도 있으며, 이 경우 제1선단부 위치(P1)가 지면에 가장 가까이 있어서 가장 낮고, 제2선단부 위치(P2)는 제1선단부 위치(P1)보다 높고, 제3선단부 위치(P3)는 제2선단부 위치(P2)보다 높도록 결정될 것이다.

한편, 3개의 송신안테나는 일정한 길이로 연장되는 1개 이상의 어레이 안테나로 구성될 수 있으며, 각 송신안테나의 연장 길이(L)는 모두 동일할 수 있다.

수신안테나부는 송신안테나와 동일하게 지면에 수직한 제1방향으로 연장되되 수직방향 기준으로 서로 동일한 제4선단부 위치(P4)를 가지되, 수평방향인 제2방향으로 일정거리 이격된 4개의 수신안테나를 포함한다.

더 구체적으로, 수신안테나부를 구성하는 4개의 수신안테나는 수직방향으로 연장하되 수직방향으로 동일한 높이 또는 선단부 위치를 가지며, 제3송신안테나(TX3)으로부터 분리거리(DD)만큼 이격된 제1수신안테나(RX1)와, 제1수신안테나(RX1)으로부터 수평방향(제2방향)으로 제1수신 이격거리(RD1)만큼 이격된 제2수신안테나(RX2)와, 제2수신안테나(RX2)으로부터 수평방향(제2방향)으로 제2수신 이격거리(RD2)만큼 이격된 제3수신안테나(RX3)와, 제3수신안테나(RX3)으로부터 수평방향(제2방향)으로 제3수신 이격거리(RD3)만큼 이격된 제4수신안테나(RX4)를 포함하여 구성된다.

한편, 수신안테나의 연장길이(L) 역시 송신안테나의 연장길이와 동일할 수 있다.

본 실시예에서 송신안테나 및 수신안테나 각각은 다수의 송/수신 엘리먼트가 전송선에 의하여 직렬로 연결된 어레이 안테나일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

다만, 본 발명에 사용되는 안테나 각각은 일정한 방향성을 가지도록 연장되며, 이 때의 연장방향은 신호처리부를 포함하는 칩(310)에 연결되는 급전포트(PP1, PP2, PP3)를 기준으로 안테나가 연장되는 방향을 의미한다.

또한, 제1송신안테나 TX1 및 제3송신안테나 TX3는 각각 동일한 제1 및 제3급전포트(PP1, PP3)를 가지고 병렬로 배치되는 총 n개의 어레이 안테나로 구성될 수 있으며 이 때 n은 2일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2송신안테나 TX2는 제1송신안테나 및 제3송신안테나의 사이에 배치되고 제2급전포트(PP2)를 가지고 병렬로 배치되는 총 m개의 어레이 안테나로 구성되며, 이 때 m은 6이 될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

다만, 제2송신안테나 TX2의 어레이 안테나의 개수인 m은 제1송신안테나 TX1 또는 제3송신안테나 TX3의 어레이 안테나 개수인 n보다 클 수 있다.

이와 같이, 양측에 배치되는 제1송신안테나 TX1 및 제3송신안테나 TX3의 어레이 안테나 개수를 n으로 설정하고, 그 가운데 배치되는 제2송신안테나 TX2의 어레이 안테나의 개수 m을 n보다 더 크게 설정하고, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같은 신호 송수신 및 처리 방식을 적용함으로써, 중장거리 물체의 수평정보뿐 아니라 근거리 물체의 수직정보 및 수평정보를 정밀하게 산출할 수 있다.

송신안테나 및 수신안테나를 구성하는 각 어레이 안테나는 전송라인에 의하여 연결되는 다수의 엘리먼트 또는 패치로 구성되며, 신호처리부를 포함하는 칩(310)에 연결되는 급전포트를 출발지점으로 하여 연장되는 방향이 결정된다.

즉, 제1송신안테나 TX1에 포함되는 2개의 어레이 안테나는 급전포트 PP1로부터 연직방향 중 상부 방향인 제1방향으로 연장된다.

한편, 각 안테나의 연장길이(L)는 어레이안테나의 총 길이를 의미하며, 3개의 송신안테나 및 4개의 수신안테나는 모두 동일한 연장길이(L)를 가질 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 상대적으로 작은 개수의 어레이안테나로 구성된 제1송신안테나 TX1 및 제3송신안테나 TX3을 양측에 배치하고, 상대적으로 많은 개수의 어레이 안테나로 구성된 제2송신안테나 TX2를 가운데 배치하되, 아래에서 설명할 바와 같은 신호 송수신방식을 채택함으로써, 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드 모두에서 정밀한 물체 감지가 가능해진다.

한편, 3개의 송신안테나는 수직방향으로 일정 거리만큼 옵셋되어 있다.

더 구체적으로, 제2송신안테나 TX2의 제2선단부 위치 P2는 제1송신안테나 TX1의 제1선단부 위치 P1보다 수직방향으로 제1수직옵셋 거리(OS1)만큼 낮게 배치되고, 제3송신안테나 TX3의 제3선단부 위치 P3는 제2송신안테나 TX2의 제2선단부 위치 P2보다 수직방향으로 제2수직옵셋 거리(OS2)만큼 낮게 배치된다.

즉, 동일한 연장길이의 3개의 송신안테나 중에서 제3송신안테나 TX3이 수직방향으로 칩(310)에 가장 가까이 배치되고, 제1송신안테나 TX1이 수직방향으로 칩(310)에서 가장 멀리 배치된다.

이 때, 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2는 각각 송신신호 파장(λ)의 절반인 λ/2가 될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니며, λ/2의 정수배가 될 수 있다.

이러한 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2는 물체의 수직방향 각도 정보를 산출하기 위하여 설정하는 것으로, 그 크기를 λ/2 또는 그의 정수배로 함으로써, 안테나의 성능에 나쁜 영향을 주는 그레이팅 로브(Grating lobe)를 생기지 않도록 하거나, 그레이팅 로브가 메인 빔 또는 메인 로브의 위치로부터 멀게 형성되도록 할 수 있다.

즉, 수직 방향으로는 사용할 수 있는 송신 채널이 2개인 구조이기 때문에 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2를 λ/2 이상으로 배치하면 악영향이 생길 수 있다.

하지만, 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2의 크기가 커질수록 그레이팅 로브의 위치가 메인 로브와 가까워지기 때문에, 본 발명에서는 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2를 약 λ/2 또는 그 이상으로 설정함으로써, 그래이팅 로브(Grating lobe)를 생기지 않도록 하거나, 그레이팅 로브가 메인 빔 또는 메인 로브의 위치로부터 멀게 형성되도록 하는 것이다.

또한, 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2는 각각 다르게 설정될 수도 있다.

아래에서 설명할 바와 같이, 근거리 감지모드에서는 수직으로 옵셋된 제1송신안테나 TX1 및 제3송신안테나 TX3으로 시간분할 또는 코드분할된 구분된 송신신호를 송신하고, 4개의 수신안테나에서 수신된 수신신호를 분석함으로써 근거리 물체의 수직정보를 정밀하게 산출할 있게 된다.

이 때, 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2는 각각 송신신호 파장(λ)의 절반인 λ/2으로 설정함으로써, 근거리 물체의 수직정보(높이 등) 측정의 정밀도가 더 향상될 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명한다.

이와 같이, 수직방향으로 일정 거리만큼 옵셋되도록 3개의 송신안테나를 배치하고, 아래에서 설명할 바와 같이 중장거리 감지 모드 및 근거리 감지모드에서 특정한 신호송수신 방식을 채택함으로써, 중장거리 물체의 수평정보뿐 아니라 근거리 물체의 수직정보 및 수평정보를 정밀하게 산출할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 도 4 및 도 5를 참고로 더 상세하게 설명한다.

한편, 송신안테나 및 수신안테나들 사이에는 제2방향(수평방향)으로 일정한 이격거리가 형성되도록 배치될 수 있으며, 이러한 이격거리를 적절히 선택함으로써 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서의 대상체에 대한 수평정보(폭 등)를 정밀하게 측정할 수 있다.

더 구체적으로, 제1송신안테나 TX1과 제3송신안테나 TX3 사이의 수평거리는 송신신호의 파장의 4.5배 즉, 4.5 λ로 설정될 수 있다. 즉, 송신안테나 전체 개구(Aperture)가 4.5 λ로 설정될 수 있다.

즉, 도 3에서 제1송신안테나 TX1와 제2송신안테나 TX2 사이의 수평(제2방향) 거리인 제1송신 이격거리(TD1)와, 제2송신안테나 TX2와 제3송신안테나 TX3 사이의 수평(제2방향) 거리인 제2송신 이격거리(TD2)의 합이 4.5 λ로 설정될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

다만, 제1송신 이격거리(TD1)와, 제2송신 이격거리(TD2)의 합인 송신안테나의 전체 개구의 크기는 수신안테나의 전체 개구의 크기보다 큰 것이 바람직하다.

한편, 수신안테나측에서의 수평거리를 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1수신안테나 RX1과 제2수신안테나 RX2 사이의 제1수신 이격거리(RD1)는 1λ로, 제2수신안테나 RX2와 제3수신안테나 RX3 사이의 거리인 제2수신 이격거리(RD2)는 2λ, 제3수신안테나 RX3와 제4수신안테나 RX4 사이의 거리인 제3수신 이격거리(RD3)는 λ로 설정될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

다만, 본 발명에 의하면, 4개의 수신안테나 RX1 내지 RX4 중 서로 인접한 수신안테나 사이의 간격이 모두 동일하지는 않은 소위 비등간격 선형 어레이(Non-uniform Linear Array) 구조로 배치하는 것이 바람직하다.

일반적으로 수신안테나가 다수의 수신안테나 채널로 구성되고, 수신 안테나 채널 간격이 일정한 균일 선형 어레이(uniform linear array)로 구성하는 경우, 수신안테나 채널간의 간격이 0.5 λ가 넘으면 메인 로브(main lobe)와 같은 크기로 불필요한 그레이팅 로브(grating lobe)가 발생하게 되고, 그레이팅 로브 발생을 피하기 위하여 수신안테나 채널간 간격을 0.5 λ 또는 그 이하로 하면 수신빔폭(beam width)가 너무 넓어 각도 해상도 등 감지 성능이 열화될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 4개의 수신안테나 RX1~RX4를 비등간격(Non-uniform)으로 배치를 하고 수신 채널간의 조합으로 아래에서 설명할 바와 같은 가상 수신안테나 또는 가상 어레이(virtual array)를 구성하는 것이다.

이와 같이 구성하는 경우, 제한된 수신 채널 수를 가지고 수신안테나 개구(aperture)를 크게 하면서도 그레이팅 로브를 작게할 수 있으며, 그 일 예로서, 도 3과 같이, 제1수평간격 및 제3수평간격을 1 λ로, 제2수평간격을 2 λ로 함으로써, 전술한 비등간격 배치에 의한 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 아래에서 설명할 바와 같은 근거리 감지모드에서의 가상 수신안테나 형성을 위하여, 송신안테나의 전체 개구(즉, 제1송신 이격거리(TD1)와, 제2송신 이격거리(TD2)의 합)이 수신안테나의 전체 개구의 크기(즉, 제1수신안테나 RX1과 제2수신안테나 RX2 사이의 제1수신 이격거리(RD1)와, 제2수신안테나 RX2와 제3수신안테나 RX3 사이의 거리인 제2수신 이격거리(RD2)와, 제3수신안테나 RX3와 제4수신안테나 RX4 사이의 거리인 제3수신 이격거리(RD3)의 합)보다 크거나 같은 것이 바람직하며, 그이유에 대해서는 아래에서 도 5를 참고로 더 상세하게 설명한다.

이상과 같이, 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 상기 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하는 안테나부를 포함하는 레이더 장치를 이용하되, 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서 각각 사용되는 송신안테나 및 수신안테나의 조합을 최적화함으로써, 중장거리 및 근거리 모두에서 목표의 정확한 수직정보 및 수평정보를 획득할 수 있다.

도 4는 본 발명에 의한 레이더 장치의 중/장거리 감지 모드에서의 송수신 안테나의 등가 상태도로서, 도 4a는 3개의 송신안테나를 모두 사용하는 제1실시예이고, 도 4b는 제2송신안테나만을 이용하는 제2실시예를 도시한다.

우선, 본 발명에 의한 레이더로 중장거리에 있는 대상체의 수평정보를 측정하기 위해서, 3개의 송신안테나를 모드 사용하는 제1실시예를 설명한다.

중장거리 감지모드의 송신단계에서는 제1송신안테나 TX1, 제2송신안테나 TX2, 제3송신안테나 TX3에서 동시에 송신신호를 송신하고, 대상체에서 반사된 신호를 수신하는 수신 모드에서는 4개의 수신안테나 모두, 즉 제1수신안테나 RX1 내지 제4수신안테나 RX4 모두에서 수신된 정보를 이용하여 중장거리 대상체의 수평정보를 획득한다.

도 4a는 3개의 송신안테나를 동시에 모두 사용하여 신호를 송신하는 제1실시예에서의 송신안테나부의 등가 상태도를 도시한다.

중장거리 감지모드에서의 대상체의 수평정보 획득을 위해서 사용되기 때문에 대상체의 수직방향 정보 획득에 필요한 송신안테나의 선단부의 위치 차이, 즉, 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2는 무시될 수 있으며, 도 4a 및 도 4b에서는 수직방향 옵셋을 무시하고 도시한다.

도 4a와 같이 3개의 송신안테나를 동시에 이용하여 송신신호를 송출하게 되면, 결과적으로 총 10개의 어레이 안테나가 사용됨으로써, 송신안테나의 개구(aperture)인 AP1의 크기가 커지게 되므로, 송신빔의 빔폭이 샤프(Sharp)해지고, 게인이 높아져서 장거리 감지 성능이 향상될 수 있다.

그러나, 송신빔폭 또는 게인에 따라 제2실시예와 같이 3개의 송신안테나 모두를 사용하는 대신 가운데 배치된 제2송신안테나 TX2만을 이용할 수도 있다.

도 4b는 제2송신안테나 TX2만을 사용하여 신호를 송신하는 제2실시예에서의 송신안테나부의 등가 상태도이다.

제2실시예에서는, 중장거리 감지모드의 송신단계에서, 제2송신안테나 TX2에서만 송신신호를 송신하고, 대상체에서 반사된 신호를 수신하는 수신 모드에서는 4개의 수신안테나 모두, 즉 제1수신안테나 RX1 내지 제4수신안테나 RX4 모두에서 수신된 정보를 이용하여 중장거리 대상체의 수평정보를 획득한다.

이러한 제2실시예의 경우, 송신안테나의 개구 AP2가 제1실시예에서의 송신안테나 개구 AP보다 작아지므로, 게인은 다소 감소하지만 송신빔폭이 더 커질 수 있다.

따라서, 중장거리 감지모드에서 필요한 게인 또는 송신빔폭에 따라서, 3개의 송신안테나를 모두 사용하는 제1실시예와, 가운데 배치된 제2송신안테나만을 이용하는 제2실시예를 선택적으로 사용하여, 중장거리 대상체의 수평정보를 적절하게 획득할 수 있는 것이다.

예를 들어, 적응 크루즈 컨트롤(Adaptive Cruise Control; ACC)와 같이 장거리 대상체의 정밀한 수평정보 획득을 위해서는 제1실시예의 방식을 이용하여 감지 성능을 향상시키고, 그보다 넓은 범위의 중거리 대상체 감지가 필요한 충돌 방지 시스템(Collision Prevention System) 등에서는 제2실시예를 적용할 수 있을 것이다.

한편, 4개의 수신안테에서 수신된 수신신호를 처리하여 대상체의 수평정보 또는 수직정보를 획득하는 구성에 대해서는 아래에서 도 6을 참고로 더 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 레이더 장치의 근거리 감지모드에서의 신호 송수신 방식을 도시하는 것으로서, 도 5a는 신호타이밍도이고, 도 5b는 송수신안테나의 등가 상태도이다.

본 발명에 의하면 근거리 감지모드에서 대상체의 수직방향 정보 및 수평방향 정보를 정밀하게 획득하기 위하여, 3개의 송신안테나 중 선택된 2개의 송신안테나를 이용하여 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하고, 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어할 수 있다.

더 구체적으로는, 근거리 감지모드에서 수직방향으로 옵셋된 제1송신안테나 TX1와 제3송신안테나 TX3에서 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하고, 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어할 수 있으며, 도 5a는 이러한 경우의 송수신 신호 타이밍도로서, 시간분할 및 코드분할 중에서 시간분할 방식의 경우를 도시한다.

도 5a와 같이, 1회의 감지주기(0~T)를 시분할하여 첫번째 T/2 주기동안에는 제1송신안테나 TX1가 ON되어 송신신호를 송신하고, 이어지는 T/2 주기동안에는 제3송신안테나 TX3가 ON되어 송신신호를 방출한다. 물론, 이 경우 제2송신안테나 TX2는 사용되지 않는다.

한편, 동일한 감지주기 동안 4개의 수신안테나 RX1~RX4는 모두 신호를 수신하며, 전술한 처리부(130)에서는 4개 채널로 수신된 수신신호를 분석하여 중장거리에 있는 대상체의 수평정보(폭 등) 및 수직정보(수직각도 등)를 획득하게 된다.

도 5b는 도 5a와 같은 근거리 감지모드에서의 송수신 안테나의 등가 상태도를 도시한다.

도 5b의 등가 상태도는 시간분할 또는 코드분할 송신되는 2개의 송신안테나 채널을 하나로 고정하는 경우, 수신안테나의 배열상태를 표시하는 것으로서, 레이더 장치의 개구(Aperture) 정도를 확인할 수 있다.

도 5a와 같은 근거리 감지모드에서의 신호 송수신이 이루어지는 경우 제1송신안테나 TX1의 위치를 기준위치로 가정하고, 시간분할되어 동일한 신호를 송출하는 제3송신안테나 TX3의 수평방향위치가 기준위치와 동일한 위치에 있는 것으로 가정한다.

즉, 제1송신안테나 TX1와 제3송신안테나 TX3은 수평방향으로 송신안테나의 전체 개구(즉, 제1송신 이격거리(TD1)와, 제2송신 이격거리(TD2)의 합)만큼 이격되어 있기 때문에, 제1송신안테나 TX1에서 신호가 송신되고 바로 이어서 제3송신안테나 TX3에서 신호가 동일한 송신되면, 그를 기초로 대상체에서 반사되는 반사신호를 수신하는 수신안테나 입장에서는 동일한 반사신호가 공간적으로 수평방향으로 송신안테나의 전체 개구(TD1+TD2)만큼 시프트되어 수신되는 것과 동일한 효과를 가진다.

또한, 제1송신안테나 TX1를 실선으로 표시할 때, 시간분할되어 동일한 신호를 송신하는 제3송신안테나 TX3는 수직방향으로 수직옵셋 거리(OS)만큼 이동되는 것으로 표시될 수 있다. 이 때, 수직옵셋 거리 OS는 제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2의 합이 될 수 있다.

이 때, 실제 존재하는 수신안테나와 구별되는 개념으로, 송신안테나 등의 수평 이격에 의하여 가상적으로 존재하는 수신안테나를 가상 수신안테나로 표현할 수 있다.

도 5b에서 제1송신안테나 TX1을 기준으로 볼 때, 수신단에는 제1수신안테나 RX1, 제2수신안테나 RX2, 제3수신안테나 RX3, 제4수신안테나 RX4 이외에, 수평거리 TD1+TD2만큼 이격된 위치에 4개의 가상 수신안테나 VRX1 내지 VRX4가 형성된다.

즉, 제1수신안테나 RX1로부터 TD1+TD2만큼 이격된 위치에 총 4개의 가상 수신 안테나인 제1가상 수신 안테나 VRX1, 제2가상 수신 안테나 VRX2, 제3가상 수신 안테나 VRX3 및 제4가상 수신 안테나 VRX4가 생성된다.

결과적으로, 수신단에서는 총 4개 채널의 진성 수신안테나와 4개 채널의 가상 수신안테나가 형성된다.

즉, 각각의 진성 수신안테나(RX1~RX4)로부터 TD1+TD2만큼 이격된 위치에 각각 제1 내지 제4가상수신안테나(VRX1~VRX4)가 형성되며, 결과적으로 총 8개의 수신채널을 사용하는 것과 같이 된다.

이 때, 수신단의 전체 개구, 즉 수신단의 일측 단부에 배치되는 제1수신안테나 RX1과 타측 단부에 배치되는 제4 가상 수신안테나 VRX4 사이의 수평거리는 송신안테나의 전체 개구인 TD1+TD2와, 수신안테나의 전체 개구인 RD1+RD2+RD3의 합이 된다.

따라서, 본 발명과 같은 레이더 장치를 이용하면 수신단의 전체 개구가 확장됨으로써, 근거리 감지모드에서 수평방향 정보에 대한 분해능 또는 해상도를 향상시킬 수 있게 된다.

일반적으로, 레이더 장치는, 복수의 수신 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 이용하여 물체까지의 거리, 물체의 속도 및 방위를 검출하는 물체 검출 기능을 수행하는데, 이때, 물체 검출의 정확도를 높이기 위해(즉, 해상도를 높이기 위해), 수신 안테나 간격을 넓히는 "확장된 개구(Aperture) 구조"의 안테나 구조를 갖는 것이 바람직하다.

즉, 수신안테나의 일단과 타단 사이의 거리가 개구가 되는데, 이러한 수신안테나 개구를 크게 하여 확장 개구 성능을 가지도록 하는 것은 레이더 장치의 매우 중요한 성능 요소 중 하나이다.

이와 같이, 확장 개구 구조의 안테나 구조를 가짐으로써, 수신단에서의 그래이팅 로브(Grating Lobe)가 발생하는 위치가 메인 빔(Main Beam)이 위치하는 센터 위치로 더 가까워지게 된다. 따라서,

본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치는, 그래이팅 로브(Grating Lobe)가 발생하는 위치가 메인 빔(Main Beam)이 위치하는 센터 위치에서 멀어지도록, 즉, 그래이팅 로브(Gragting Lobe)를 억제하도록 "가상 개구 구조" 또는 "가상 안테나(Virtuial Antenna) 구조"를 제공하는 것이다.

이와 같이, 가상 안테나 구조를 가지기 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 복수의 가상 수신 안테나가 형성되도록 제어하는 가상 수신 안테나 형성부(140)를 더 포함할 수 있다.

가상 수신 안테나 형성부(140)는, 전술한 바와 같이, 실제의 수신 안테나가 수신한 신호를 기준으로, 수신 안테나 간격에 따라 결정될 수 있는 소정의 위상차이를 갖는 신호를 만들어내는 신호처리를 수행할 수 있다.

즉, 가상 수신 안테나 형성부(140)는, 실제의 수신 안테나가 배치되지 않은 위치에 가상으로 배치된 가상 수신 안테나를 통해 신호가 수신된 것처럼, 가상의 신호(실제로 수신된 신호를 기준으로 위상차이를 발생시킨 신호)를 만들어내는 신호 처리를 수행하는 것이다.

본 명세서에서, "가상 수신 안테나가 형성된다는 것"은, "실제로 수신되지 않은 수신 신호가 만들어진다는 것"과 동일한 의미일 수 있다. 이러한 의미에서 볼 때, 가상 수신 안테나의 배치 구조(간격, 개수 등)는, 실제로 수신되지 않은 수신 신호가 만들어지는 구조(간격, 개수 등)와 동일한 의미일 수 있다.

가상 수신 안테나 형성부(140)에 의해, 수신 단에는, 복수의 수신 안테나가 실제로 존재할 뿐만 아니라, 복수의 가상 수신 안테나가 가상으로 존재하는 수신단 안테나 구조를 가질 수 있다.

이와 같이, 수신단에 복수의 가상 수신 안테나가 가상으로 더 존재하는 안테나 구조를 "가상 개구 구조를 갖는 안테나 구조"라고 표현할 수도 있다.

이상과 같이 근거리 감지모드에서의 정확한 수평방향 정보 획득을 위하여, 본 발명에 의한 레이더 장치의 신호 송수신부(120)는 근거리 감지모드에서, 제1송신안테나 TX1와, 제3송신안테나 TX3에서 시간분할 또는 코드분할로 구분된 송신신호를 송신하고, 수신안테나부에 포함된 모든 수신안테나를 통해 대상체에서 반사된 반사신호를 수신하여야 하며, 처리부(130)는 모든 수신안테나에서 수신된 반사신호를 기초로, 근거리 대상체의 수평방향 정보를 획득하게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 레이더 장치는 도 3과 같은 안테나 배열구조를 가지면서, 근거리 감지모드에서 도 5a와 같은 신호 송수신 구성을 가짐으로써, 확장 개구 성능을 확보하여 중장거리 대상체의 수평정보를 정밀하게 측정할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 가상 안테나 형성에 의한 개구 확장 효과를 극대화하기 위하여, 본 실시예에서는 송신안테나의 전체 개구인 TD1+TD2가 수신안테나의 전체 개구인 RD1+RD2+RD3의 크기와 같거나 크도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 도 5b에서 설명한 바와 같은 가상 수신안테나 형성 원리에 의하면, 송신안테나의 전체 개구인 TD1+TD2가 수신안테나의 전체 개구인 RD1+RD2+RD3의 크기보다 작은 경우, 가상 수신안테나 중 일부가 진성 수신안테나와 겹쳐져서 개구 확장 효과가 감소될 뿐 아니라, 신호 처리의 정확도도 감소될 수 있다.

한편, 송신안테나의 전체 개구인 TD1+TD2가 수신안테나의 전체 개구인 RD1+RD2+RD3의 크기와 같아지면 수평방향으로 제1가상 수신안테나 VRX1가 제4수신안테나 RX4와 겹쳐져서 결과적으로 총 7개의 수신안테나 채널이 형성되는 결과가 되고, 송신안테나의 전체 개구인 TD1+TD2가 수신안테나의 전체 개구인 RD1+RD2+RD3의 크기보다 커지면 도 5b에 도시한 바와 같이 총 8개의 수신안테나 채널이 형성되므로, 개구확장 효과 및 신호처리 정확성이 향상될 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 5b에 도시한 바와 같이, 시간분할되어 신호를 송신하는 제1송신안테나 TX1와 제3송신안테나 TX3은 그 선단부가 수직옵셋 거리 OS(제1수직 옵셋 거리 OS1 및 제2수직 옵셋 거리 OS2의 합)만큼 수직방향으로 이격되어 있으므로, 점선으로 표시된 각 가상 수신안테나 VRXi는 진성 수신안테나 RXi와 수직방향으로 수직옵셋거리 OS만큼 이격된 효과를 가진다.

따라서, 수직으로 수직옵셋 거리 OS만큼 이격되어 있는 다수의 수신채널에서 각각 반사신호를 수신하게 되면, 각 수신채널에서 수신된 수신신호 사이에는 일정한 위상차이 또는 크기(Amplitude) 차이가 발생한다.

따라서, 이러한 수신채널별 신호의 위상차이 또는 크기 차이를 비교함으로써, 대상체의 높이 등과 같은 수직방향 정보를 획득할 수 있게 된다.

즉, 동일한 송신신호를 기초로 대상체에서 반사된 반사신호는 수직으로 수직 옵셋 거리 OS만큼 이격된 2개의 수신채널에서 수신될 수 있고, 수신채널의 수직방향 이격으로 인하여 양 수신채널에 수신되는 신호의 위상이나 세기가 달라질 수 있다.

즉, 대상체의 높이에 따라서 제1수신채널 및 제2수신채널로 수신되는 신호의 진행 경로(진행거리 등)에 차이가 발생하며, 그러한 차이로 인하여 각 수신채널에서 수신되는 신호의 위상 또는 크기가 달라진다. 이 때, 제1수신채널은 제1수신안테나 내지 제4수신안테나 중 하나 이상이 될 수 있고, 제2수신채널은 그로부터 수직 옵셋 거리만큼 이격되어 형성되는 제1가상수신안테나 내지 제4가상수신안테나 중 하나 이상이 될 수 있다.

따라서, 레이더 장치의 처리부(130)에서는 양 수신채널에서 수신되는 신호의 위상 또는 크기 차이를 분석함으로써, 대상체의 높이 등과 같은 수직 정보를 획득할 수 있다.

예를 들면, 2개의 수신채널에서 수신된 신호의 위상 또는 크기 차이가 작은 경우에는 대상체의 높이가 2개 수신채널의 중앙 정도인 것으로 판단하며, 연직 높은 곳에 배치되는 제1수신채널의 신호 강도가 그보다 낮은 곳에 형성되는 제2수신채널의 신호강도보다 크면서 위상차이가 일정 이상인 경우에는 대상체의 높이가 높은 것으로 판단할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 레이더 장치를 이용하면, 도 3과 같은 안테나 배열을 가지되, 도 4 및 도 5와 같은 신호 송수신방식을 이용함으로써 근거리 대상체의 수직방향 정보를 획득할 수 있을 뿐 아니라, 중장거리 감지모드 및 근거리 모드 모두에서 대상체의 수평방향 정보를 높은 해상도로 측정할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 레이더 장치의 물리적인 변경이나 추가적인 장치 없이도, 중장거리 및 근거리 대상체의 수직 및 수평정보를 정밀하게 측정할 수 있으므로, 차량용 레이더로서의 활용성을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 제공하는 대상체의 수직/수평정보 획득 방법의 일 예를 아래에서 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 제공하는 신호 처리 방법에 대한 흐름도이다.

도 6은 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같은 신호 송수신방식에 의하여 수신신호가 완료된 이후의 신호 처리 과정을 나타낸 흐름도로서, S600 단계에서 획득된 수신데이터를 한 주기당 처리 가능한 단위 샘플 사이즈로 데이터 버퍼링(S602) 한 이후, 주파수 변환(S604)을 수행한다.

이후, 주파수 변환된 수신데이터를 토대로 CFAR(Constant False Alarm Rate) 연산(S606) 등을 수행하고, 타깃에 대한 수직/수평 정보, 속도정보 및 거리정보를 추출(S608)한다. S606 단계에서의 주파수 변환은, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 등과 같은 푸리에 변환을 이용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 레이더 장치에서, 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서의 신호파형 및 주파수대역의 차이를 도시한다.

도 4 및 도 5와 같이, 본 발명에 의한 레이더 장치를 이용하면 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드 모두에서 대상체의 수평정보 및/또는 수직정보를 정밀하게 측정할 수 있다.

상기 구성에 추가하여, 본 발명에 의한 레이더 장치에서는 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서 각각 상이한 주파수 대역과 신호 파형을 이용함으로써 감지 성능을 향상시킬 수 있으며, 아래에서는 이에 대하여 상세하게 설명한다.

일반적으로, 레이더 장치는 송신신호의 주파수 대역이 넓고, 출력이 크며, 하나의 감지주기 동안 출력되는 신호파형의 개수가 증가될 수도록 레이더의 분해능 또는 신호 감지 성능이 좋아진다

그러나, 차량용 레이더의 경우 중장거리 감지모드에서는 타차량이나 기타 다른 전자파와의 간섭을 피하기 위하여 사용가능한 주파수 대역(Bandwidth)에 제한이 있다. 즉, 근거리 감지모드에서는 다른 레이더 장치와의 간섭 등의 가능성이 낮으므로 넓은 주파수 대역을 사용할 수 있으나, 중장거리 감지모드에서는 간섭을 피하기 위하여 사용가능한 주파수 대역에 제한을 두는 경우가 많다.

따라서, 본 발명에 의한 레이더 장치에서는, 도 4와 같은 중장거리 감지모드에서의 제1송신신호는 제1주파수대역을 사용하되, 1회의 감지 주기(T)동안 비교적 작은 제1개수의 신호파형(Chirp)으로 이루어지도록 하며, 근거리 감지모드에서의 제2송신신호는 제1주파수대역보다 큰 제2주파수 대역을 사용하되, 1회의 감지주기동안 제1개수보다 많은 제2개수의 신호파형으로 이루어지도록 한다.

또한, 중장거리 감지모드에서의 송신신호의 출력은 근거리 감지모드에서의 송신신호의 출력보다 더 크게 할 수 있다.

즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 중장거리 감지모드에서는 약76~77GHz인 제1주파수대역 내에서 형성되되, 파형의 폭이 큰 소위 슬로우 첩(Slow Chirp) 방식의 송신신호를 이용한다.

한편, 근거리 감지모드에서는 제1주파수대역보다 큰 약76~81GHz의 범위를 가지는 제2주파수 대역내에서 형성되되, 파형의 폭이 작은 소위 패스트 첩(Fast Chirp) 방식의 송신신호가 이용된다.

따라서, 이러한 중장거리 감지모드에서 1회의 감지주기(T) 또는 싸이클 내에 포함되는 신호파형(Chipr)의 제1개수(N1)는 근거리 감지모드에서의 1회 감지주기 내에 포함되는 신호파형의 제2개수(N1)보다 작게 된다.

한편, 제1주파수 대역 및 제2주파수대역을 일부가 중첩될 수도 있고, 완전히 다른 주파수 대역일 수도 있다.

일반적으로, 1회의 감지싸이클에 다수의 신호파형을 송출하는 패스트 첩 방식은 데이터량이 커지는 대신 감지 성능이 우수해지며, 특히 낮을 출력으로로 원하는 정도의 분해능을 확보할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명과 같이, 중장거리 감지모드에서는 출력은 높되 작은 주파수대역 내의 슬로우 첩 방식의 송신신호를 이용함으로써 다른 레이더 장치 등과의 간섭을 피하면서도 필요한 감지성능을 확보할 수 있다.

또한, 근거리 감지모드에서는 더 넓은 주파수대역 내에서 패스트 첩 방식의 송신신호를 이용함으로써, 낮을 출력으로도 필요한 분해능을 확보할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 레이더 장치에서는 도 3과 같은 안테나 구조를 가지고, 대상체의 수평/수직방향 정보 획득을 위하여 도 4 및 도 5와 같은 신호 송수신 방식을 이용하되, 근거리 감지모드와 중장거리 감지모드에서의 송신신호의 주파수대역과 신호파형의 형태를 상이하게 함으로써, 다른 레이더 장치와의 간섭을 피하면서도 중장거리 및 근거리 모두에서 대상체의 수평/수직 정보를 해상도 높게 측정할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명의 실시예들을 이용하면, 수직방향으로 옵셋된 3개의 송신안테나와, 수직방향으로 동일한 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하되, 중장거리 감지모드에서는 상기 3개의 송신안테나중 1개 이상의 송신안테나에서 동시에 송신신호를 송출하고, 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하고, 근거리 감지모드에서는 상기 3개의 송신안테나 중 수직으로 옵셋된 2개의 송신안테나를 이용하여 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하고, 상기 4개의 수신안테나에서 수신신호를 수신하도록 제어하며, 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드에서 4개의 수신안테나에서 수신된 수신신호를 기초로 대상체의 수직정보 및 수평정보 중 하나 이상을 정밀하게 산출할 수 있는 효과가 있다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 단순한 안테나 구성과 작은 크기를 가지면서도 중장거리 감지모드 및 근거리 감지모드 모두에서 대상체의 수평정보(폭 등) 및 수직정보(높이 등)를 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 레이더 장치 110: 안테나부
120: 송수신부 130: 처리부
140 : 가상 안테나 형성부
TXi : 제i송신안테나 (i=1,2,3)
RXj : 제j수신안테나(j=1,2,3,4)
VRXj : 제j가상수신안테나(j=1,2,3,4)

Claims (14)

1. 지면에 수직인 제1방향으로 연장하되 서로 상이한 선단부 위치를 가지는 3개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 상기 제1방향으로 연장하되 서로 동일한 선단부 위치를 가지는 4개의 수신안테나를 포함하는 수신안테나부를 포함하는 안테나부;
   중장거리 감지 모드 및 근거리 감지모드 중 하나에서, 상기 송신안테나부 중 선택되는 1 이상의 송신안테나를 통해 송신신호를 송신하고, 상기 수신안테나부에 포함된 4개의 수신안테나 모두를 통해 대상체에서 반사된 반사신호를 수신하는 송수신부;
   수신된 반사신호를 처리하여 상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 처리부;
   를 포함하며,
   상기 송신안테나부는 지면에 수직한 제1방향으로 연장되되 제1선단부 위치를 가지는 제1송신안테나와, 상기 제1선단부 위치보다 낮은 제2선단부 위치를 가지며 제1송신안테나로부터 제1방향에 수직한 제2방향으로 제1송신 이격거리만큼 이격된 제2송신안테나와, 상기 제2선단부 위치보다 낮은 제3선단부 위치를 가지며 제2송신안테나로부터 제2방향으로 제2송신 이격 거리만큼 이격된 제3송신안테나를 포함하며,
   상기 중장거리 감지모드에서, 상기 송수신부는 3개의 송신안테나 모두 또는 상기 제2송신안테나에서만 송신신호를 송신하고, 상기 4개의 수신안테나 모두에서 상기 반사신호를 수신하며, 상기 처리부는 상기 4개의 수신안테나에서 수신된 반사신호를 기초로 중장거리 대상체의 수평방향 정보를 획득하고,
   상기 근거리 감지모드에서, 상기 3개의 송신안테나 중 선택된 2개의 송신안테나를 이용하여 송신신호를 송신하고, 상기 4개의 수신안테나에서 반사신호를 수신하며, 상기 처리부는 상기 4개의 수신안테나에서 수신된 반사신호를 기초로 근거리 대상체의 수평방향 정보 및 수직방향 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수신안테나부는 상기 제1방향으로 연장하되 제1방향으로 동일한 높이 또는 선단부 위치를 가지며, 제3송신안테나로부터 분리거리만큼 이격된 제1수신안테나와, 제1수신안테나로부터 상기 제2방향으로 제1수신 이격거리만큼 이격된 제2수신안테나와, 제2수신안테나로부터 제2방향으로 제2수신 이격거리만큼 이격된 제3수신안테나와, 제3수신안테나로부터 제2방향으로 제3수신 이격거리만큼 이격된 제4수신안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1송신안테나 및 제3송신안테나는 각각 동일한 제1급전포트 및 제3급전포트를 가지고 병렬로 배치되는 총 n개의 어레이 안테나로 구성되고, 상기 제1송신안테나 및 제3송신안테나의 사이에 배치되는 제2송신안테나는 제2급전포트를 가지고 병렬로 배치되되 상기 n보다 큰 총 m개의 어레이 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1선단부 위치와 제2선단부 위치의 제1방향으로의 간격인 제1수직옵셋 거리(OS1)와, 상기 제2선단부 위치와 제3선단부 위치의 제1방향으로의 간격인 제2수직옵셋 거리(OS2)는 상기 송신신호 파장의 1/2보다 큰 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1수신 이격거리와, 제2수신 이격거리 및 제3수신 이격거리 중 하나 이상은 나머지와 서로 상이함으로써, 상기 4개의 수신안테나가 비등간격 선형 어레이 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제1송신 이격거리 및 제2송신 이격거리의 합으로 정의되는 송신안테나의 전체 개구의 크기는, 상기 제1수신 이격거리와, 제2수신 이격거리 및 제3수신 이격거리의 합으로 정의되는 수신안테나의 전체 개구의 크기보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 중장거리 감지모드에서, 상기 송수신부는 3개의 송신안테나 모두에서 동일한 송신신호를 송신하거나, 제2송신안테나에서만 송신신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
8. 제3항에 있어서,
   상기 근거리 감지모드에서, 상기 3개의 송신안테나 중 선택된 2개의 송신안테나를 이용하여 시간분할 또는 코드분할된 송신신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 근거리 감지모드에서, 상기 4개의 수신안테나에 각각 대응되는 제1 가상 수신안테나 내지 제4가상 수신안테나를 형성하는 가상 수신안테나 형성부를 더 포함하는 레이더 장치.
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