KR20110094831A - 빔패턴 조정 및 이득 조정이 가능한 레이다형 전파 빔 센서의 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이다형 전파 빔 센서 장치에서 전파를 전송하는 송신부(TX), 수신부(RX)에 사용되는 안테나에 있어서, 인쇄회로기판(28a)상에 복수의 동박 패치(24a)가 배열되어 있고, 상기 복수의 동박 패치를 전파 빔 센서 본체(Front end unit)에 연결하기 위한 커넥터(40a)가 상기 인쇄회로기판의 일측에 결합되어 있고, 상기 인쇄회로기판의 양측에는 빔을 반사할 수 있는 가이드판(20a, 22a)이 형성되어 있고, 상기 가이드판과 상기 인쇄회로기판의 결합 각도를 조정할 수 있게 형성되어 있는 것을 그 특징으로 하는 안테나에 관한 것이다.

Description

빔패턴 조정 및 이득 조정이 가능한 레이다형 전파 빔 센서의 안테나{An antenna for adjusting beam patterns}

본 발명은 레이다형 전파 빔 센서의 안테나 구조에 관한 것이다. 특히 본 발명은 전파 빔 센서 장치 중 안테나의 빔패턴의 조정이 가능하며 또한 안테나 이득 조정이 가능한 안테나 구조에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 전파 빔 센서 설치지형 내에 감시범위에 침입자 및 침입물체를 오류 없이 보다 정확하게 감지하기 위한 레이다형 전파 빔 센서의 안테나 구조에 관한 것이다.

레이다형 전파 빔 센서는 RF파를 감시범위 내에 있는 감시대상에 쏴 반사되어 돌아오는 RF파를 분석하여 감시 범위 내에 칩입자나 이상 징후 등을 알 수 있는 센서이다. 레이다형 전파 빔 센서는 설치 지형에 따라 알맞은 감시범위를 제공해야 한다. 만약 레이다형 전파 빔 센서가 감시범위를 벗어난 지역 대상물을 감지한다면 사용자가 침입자 인지 아니면 감시자인지의 정확한 판단을 하지 못할 것이다. 또한 레이다형 전파 빔 센서가 감시범위에 미치질 못할 경우 침입자를 놓칠 수 있는 경우가 생길 수 있다. 이에 레이다형 전파 빔 센서는 설치 지형에 알맞은 감시범위를 갖는 것이 중요한 척도가 된다. 사용자의 감시범위는 지형에 따라 다르다. 예를 들어 철조망이나 울타리를 넘어오는 감시물을 대상으로 했을 경우 울타리의 높이 보다 넓고 첨예한 감시 범위가 필요해진다. 또한 수로나 물골로 들어오는 감시물을 대상으로 했을 경우는 물골의 폭과 수로의 폭에 맞는 감시 범위가 필요하다. 또한 개활지로 침입하는 감시물을 대상으로 하는 경우에는 일정 높이에서 수평방향으로 넓은 감시 범위가 필요하다. 이와 같이 여러 설치환경에 따라 감시범위가 바뀌므로 설치환경에 따라 알맞은 빔패턴을 갖는 안테나를 택하여 안테나를 달리 적용해야 검출오류를 최소화할 수 있다.

일반적인 전파 빔 센서의 안테나는 고정된 구조의 안테나를 사용하므로 안테나 빔패턴이나 이득을 조정할 수 없다. 이에 설치환경에 알맞은 감시범위를 확보하기 어려워 첨예한 빔의 안테나를 제작하여 360도 수평방향으로 안테나를 회전시키거나 아니면 여러 대의 전파 빔 센서를 설치하여 감시범위를 확보한다.

이 경우 설치환경이 바뀌면 설치환경에 맞는 감시범위에 알맞은 전파 빔 센서를 다시 설치하거나 이동중에 간이 설치가 어렵게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 설치되는 지형 및 사용자가 원하는 감시 범위를 조정하기 위하여 안테나 빔 패턴 및 안테나 이득을 용이하게 조정할 수 있는 안테나를 제공함으로써 하나의 안테나로 여러 경우의 설치환경에 적응되어 감시 범위를 조정할 수 있게 하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 기존의 전파 빔 센서는 안테나를 수평 방향으로 회전시켜 감시범위를 확보하나 본 발명품인 전파 빔 센서는 안테나의 가이드판를 설치하여 빔패턴 및 안테나 이득도 조정함으로써 사용자의 편의 및 경제적 효과를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 기존의 전파 빔 센서의 안테나가 고정형일 경우 설치지형에 알맞은 감시범위를 제공하기 위하여 서로 감시범위가 틀린 전파 빔 센서를 사용자에게 제공하여야 한다. 이때 예를 들어 “A”지형에 설치된 전파 빔 센서가 고장 났을 경우 “A”지형에 적용되는 전파 빔 센서를 설치할 수밖에 없으므로 특정 지형에 맞는 전파 빔 센서들을 각각 한 개 이상 확보하고 있어야 하며, 그렇지 못할 경우 감시의 공백이 생길 수 있다. 그러나 본 발명품인 전파 빔 센서는 동일한 제품을 사용자에게 제공하여 사용자가 원하는 설치 지형에 알맞은 감시범위를 조정할 수 있으므로 서로 다른 감시범위를 갖는 설치 지형에 어느 전파 빔 센서나 사용될 수 있게 되어 고장 등을 대비하여 보유하여야 할 재고 수량을 줄일 수 있고 고장 등에 대처가 용이하게 하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 군사용으로 사용시 센서의 위치를 은폐할 것이 요구되는데 은폐에 용이한 전파 빔 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 레이다형 전파 빔 센서 장치에서 전파를 전송하는 송신부(TX), 수신부(RX)에 사용되는 안테나에 있어서, 인쇄회로기판(28a)상에 복수의 동박 패치(24a)가 배열되어 있고, 상기 복수의 동박 패치를 전파 빔 센서 본체(Front end unit)에 연결하기 위한 커넥터(40a)가 상기 인쇄회로기판의 일측에 결합되어 있고, 상기 인쇄회로기판의 양측에는 빔을 반사할 수 있는 가이드판(20a, 22a)이 형성되어 있고, 상기 가이드판과 상기 인쇄회로기판의 결합 각도를 조정할 수 있게 형성되어 있는 것을 그 특징으로 하는 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 설치되는 지형 및 사용자가 원하는 감시 범위를 조정하기 위하여 안테나 빔 패턴 및 안테나 이득을 용이하게 조정할 수 있는 안테나를 제공함으로써 하나의 안테나로 여러 경우의 설치환경에 적응되어 감시 범위를 조정할 수 있게 하는 효과를 갖는다.

한편, 기존의 전파 빔 센서는 안테나를 수평 방향으로 회전시켜 감시범위를 확보하나 본 발명품인 전파 빔 센서는 안테나의 가이드판를 설치하여 빔패턴 및 안테나 이득도 조정함으로써 사용자의 편의 및 경제적 효과면에서 유리한 효과를 갖는다.

또한 종래 기술에서는 지속적으로 안테나를 회전시킬 때 모터를 사용함으로써 전력 소모가 많으나 본 발명은 최초 설치시 한번만 모터를 가동시키면 되므로 전력소비를 최소화할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다.
도 3은 안테나 수평 방향 빔 패턴의 도면이다.
도 4는 안테나 수직 방향 빔 패턴의 도면이다.
도 5는 안테나 빔 패턴의 이차원 도면이다.
도 6은 안테나 빔 패턴의 삼차원 도면이다.
도 7 및 도 8은 가이드판 각도에 따른 빔 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 전파 빔 센서의 안테나 구조는 도 1에서와 같이 인쇄 회로기판(28a) 위에 복수의 동박 패치(24a)가 배열되어 있다. 복수의 동박 패치 구조는 안테나로서 기능하며, 이를 전파 빔 센서 본체(Front end unit)와 연결하는 RF 커넥터(40a)가 인쇄회로기판 일측에 도시된 바와 같이 형성되어 있다.

이와 같이 복수의 동박 패치를 구비한 인쇄회로기판을 장착되는 곳의 지면에 대하여 수직으로 세워 배치되며, 이 때의 수평방향 빔 패턴은 도 3에 도시되어 있고, 수직 방향 빔 패턴은 도 4에 도시되어 있다. 즉, 복수의 동박 패치(24a)를 통하여 설계된 안테나의 빔 패턴은 도 3처럼 수평방향으로는 넓게 그리고 도 4처럼 수직방향으로는 좁게 된다. 이 경우의 빔 패턴의 이차원 모형과 3차원 모형도는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 이처럼 동박 패치를 통하여 설계된 안테나의 빔 패턴을 수평방향으로는 넓게 그리고 수직방향으로는 좁게 빔 패턴을 설정한 후, 인쇄회로기판 양쪽에 빔을 반사할 수 있는 재질의 가이드판(20a,22a)을 설치한다. 가이드판(20a,22a)이 없는 경우 인쇄회로기판에 형성된 복수의 동박 패치에서 넓은 형태의 빔패턴이 나오게 되는데 이를 양측에 형성된 가이드판의 각을 조절하므로 빔패턴을 조정할 수 있게 되는 것이다. 여기서, 빔 패턴이 넓으면 안테나 이득이 작아지고 빔패턴이 좁으면 안테나 이득이 커진다.

인쇄회로기판 양측에 결합되는 가이드판은 설치환경에 알맞은 감시범위를 가질 수 있도록 인쇄회로기판과 이루는 가이드판(20a, 22a)의 각도를 조정한다. 이 때, 수동으로 가이드판의 각도를 조정할 수도 있지만, 보다 편리하게 각도를 조정하기 위하여 모터 등의 동력을 사용하여 가이드판을 회전시키는 것이 바람직하다.

도 1에는 모터(32a)의 회전구동에 의하여 기어박스(30a)로 회전력이 전달되어 기어박스의 구동축과 가이드판을 연결시켜 가이드판을 회전시키는 구성의 개념도가 도시되어 있다. 기어박스(30a)와 가이드판의 결합구조는 도 2에 구체적으로 예시되어 있는데, 이에 도시된 바와 같이 기어박스(30a)의 구동축(58a)에 결합된 기어(56a)의 기어축(54a)이 다각봉(여기서는 육각봉)으로 형성되고 기어축(54a)가 가이드판에 결합되어 있는 중공샤프트(52a)에 삽입되어 결합됨으로써 기어박스의 구동축이 회전함에 따라 가이드판(20a)이 회전하게 형성되는 것이다. 기어축(54a)에 형성된 개구(65a)와 중공샤프트에 형성된 개구(63a)를 동시에 관통하게 볼트(66a)를 결합시킴으로써 기어축이 중공샤프트에 견고하게 고정된다. 물론 도시가 생략되었지만 반대측 가이드판(22a)도 동일한 구조에 의하여 회전시켜 준다.

한편, 가이드판의 회전각도는 사용자가 조정할 수 있는데, 사용자가 도 1의 콘트롤박스(34a)에 수치값을 입력하면 이에 의거하여 모터(32a)의 회전각이 결정되고 가이드판(20a, 22a)의 회전되는 각도를 정밀하게 조정할 수 있다.

도 7 및 도 8은 가이드판이 인쇄회로기판과 이루는 각도가 각각 180˚ 및 45˚인 경우의 빔 패턴을 측정한 결과이다. 이에 도시되어 있듯이 가이드판의 각이 넓으면 수평방향의 빔 패턴이 넓어지나 이득이 작고, 가이드판의 각이 좁으면 수평방향의 빔 패턴이 좁아지나 이득이 커짐을 알 수 있다. 한편, 인쇄회로기판이 지면과 이루는 각도는 0°내지 90°의 어떠한 각도도 가능하며, 각 지형에 가장 적합한 각도를 선택하여 설치할 수 있다.

본 발명은 배열 패치 안테나를 전술한 바와 같이 도 3 내지 도 6과 같은 특성을 갖도록 설계하고, 넓은 빔 패턴 방향으로 반사판 안테나의 역할을 하는 가이드판을 배열 패치 안테나 측면에 붙여 안테나를 만들고 이 안테나의 측면에 붙어있는 가이드판의 각을 조절함으로써 안테나의 빔패턴 조정 및 안테나 이득 조정이 가능하게 하며 이를 통해 설치되는 지형에 알맞도록 감시범위를 조정할 수 있는 전파 빔 센서의 특성을 구현하는 것이다.

20a, 22a : 가이드판
24a : 동박 패치 28a : 인쇄 회로기판
30a : 기어박스 32a : 모터
40a : RF 커넥터 52a : 중공샤프트
54a : 기어축 56a : 기어
58a : 구동축

Claims (3)

1. 레이다형 전파 빔 센서 장치에서 전파를 전송하는 송신부(TX), 수신부(RX)에 사용되는 안테나에 있어서,
   인쇄회로기판(28a)상에 복수의 동박 패치(24a)가 배열되어 있고,
   상기 복수의 동박 패치를 전파 빔 센서 본체(Front end unit)에 연결하기 위한 커넥터(40a)가 상기 인쇄회로기판의 일측에 결합되어 있고,
   상기 인쇄회로기판의 양측에는 빔을 반사할 수 있는 한 쌍의 가이드판(20a, 22a)이 형성되어 있고,
   상기 가이드판이 회전가능하게 형성되어 상기 가이드판과 상기 인쇄회로기판의 각도가 조정되는 것을 그 특징으로 하는
   안테나
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커넥터(40a)는 상기 인쇄회로기판 후면에 설치되어 있는 것을 그 특징으로 하는
   안테나
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   모터(32a)의 회전구동에 의하여 기어박스(30a)로 회전력이 전달되며, 상기 기어박스의 구동축(58a)에 결합된 기어(56a)의 기어축(54a)이 다각봉으로 형성되고,
   상기 기어축(54a)이 가이드판에 결합되어 있는 중공샤프트(52a)의 중공에 삽입되어 결합되어 있는 것을 그 특징으로 하는
   안테나
   

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