KR20120078254A - Wireless communications device for suppressing second harmonic - Google Patents

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KR20120078254A
KR20120078254A KR1020100140491A KR20100140491A KR20120078254A KR 20120078254 A KR20120078254 A KR 20120078254A KR 1020100140491 A KR1020100140491 A KR 1020100140491A KR 20100140491 A KR20100140491 A KR 20100140491A KR 20120078254 A KR20120078254 A KR 20120078254A
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안병철
방재훈
서윤덕
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A wireless communication apparatus is provided to accept a circuit which an oscillator, a power distributor, and a mixer through a dielectric housing. CONSTITUTION: A receiver antenna(15) receives a radio frequency signal. Frequency transition is generated by Doppler effect from a wireless frequency signal which is outputted from a transmission antenna. A reception antenna supplies the received wireless frequency signal to a mixer. An IF outputer(16) outputs an IF signal which is outputted from the mixer.

Description

2차 고조파를 억제할 수 있는 무선 통신 장치{WIRELESS COMMUNICATIONS DEVICE FOR SUPPRESSING SECOND HARMONIC}Wireless communication device that can suppress secondary harmonics {WIRELESS COMMUNICATIONS DEVICE FOR SUPPRESSING SECOND HARMONIC}

본 발명은 발진기 회로가 포함된 무선 통신 장치에 관한 것으로, 특히, 2차 고조파를 억제할 수 있는 무선 통신 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wireless communication device including an oscillator circuit, and more particularly, to a wireless communication device capable of suppressing secondary harmonics.

정보 통신의 급속한 발전으로 시공간의 제한을 극복할 수 있는 무선 통신 기술이 대두되고 있다. 특히, 저주파에서 밀리미터파까지의 전파를 이용한 정보 서비스는 고부가가치 기술로 인정되어 선진국에서는 활발한 연구가 진행되고 있다.With the rapid development of information communication, wireless communication technologies are emerging to overcome the limitations of space and time. In particular, information services using radio waves from low to millimeter waves are recognized as high value-added technologies, and active research is being conducted in developed countries.

그 중에, 인체 감지 센서는 무선 통신을 기반으로 하여 움직임이 있는 물체 또는 인체로부터 도플러 주파수를 감지하여 그 결과를 송신하는 장치이다.Among them, the human body sensor is a device that detects the Doppler frequency from a moving object or a human body based on wireless communication and transmits the result.

도 1은 종래의 인체 감지 센서의 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional human body sensor.

종래의 인체 감지 센서는, 회로 기판에 설치되어 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 신호를 발생시키는 발진기(1)와, 전력 분배기(3)를 통해 상기 발진기(1)에서 발생된 무선 주파수 신호와 수신 안테나(5)를 통해 수신된 신호를 차등변환하여 중간 주파수(Intermediate Frequency; IF) 신호를 형성하는 혼합기(2)와, 전력 분배기(3)를 통해 상기 발진기(1)에서 발생된 무선 주파수 신호를 출력하는 송신 안테나(4)와, 상기 송신 안테나(4)에서 출력된 무선 주파수 신호로부터 상기 움직이는 물체나 사람에 의한 도플러 효과에 의해 주파수 천이가 발생된 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 상기 혼합기(2)로 공급하는 수신 안테나(5)와, 상기 혼합기(2)에서 출력된 중간 주파수 신호를 출력하는 IF 출력단(6)으로 구성된다.Conventional human body sensor, the oscillator (1) is installed on the circuit board to generate a radio frequency (RF) signal, and the radio frequency signal and reception generated from the oscillator (1) through the power divider (3) A mixer 2 for differentially converting a signal received through the antenna 5 to form an intermediate frequency (IF) signal, and a radio frequency signal generated by the oscillator 1 through a power divider 3 And a radio frequency (RF) signal having a frequency shift caused by the Doppler effect of the moving object or a person from the radio frequency signal output from the transmitting antenna 4 and the transmitting antenna 4, and receiving the mixer ( 2) and an IF output stage 6 for outputting an intermediate frequency signal output from the mixer 2;

그리고, 상기 발진기(1), 전력 분배기(3) 및 혼합기(2)가 형성된 상기 회로 기판상에는 주변회로에 의한 간섭으로부터 상기 발진기(1), 전력 분배기(3) 및 혼합기(2)를 보호하기 위한 금속 하우징(7)이 형성된다.Then, on the circuit board on which the oscillator 1, the power divider 3 and the mixer 2 are formed, the oscillator 1, the power divider 3 and the mixer 2 for protecting the oscillator 1 from interference by peripheral circuits. The metal housing 7 is formed.

여기서, 상기 송신 안테나(4)에서 출력된 무선 주파수 신호는 기본적인 1차 고조파 성분 이외에도 2차 고조파 성분을 포함한 여러 고조파 성분들이 형성된다.In this case, in addition to the basic first harmonic component, various harmonic components including second harmonic components are formed in the radio frequency signal output from the transmitting antenna 4.

이와 같이 구성된 종래의 인체 감지 센서의 동작은 다음과 같다.The operation of the conventional human body sensor configured as described above is as follows.

즉, 상기 발진기(1)에 5V의 전원이 인가되면 상기 발진기(1)는 무선 주파수 신호를 발생한다. 그리고, 상기 발진기(1)에서 발생된 무선 주파수 신호는 상기 전력 분배기(3)를 통해 혼합기(2)와 송신 안테나(4)로 전달된다. 그리고 상기 송신 안테나(4)에서 외부로 상기 무선 주파수 신호를 출력하고, 상기 송신 안테나(4)에서 출력된 상기 무선 주파수 신호는 움직이는 물체나 사람을 감지한 후 도플러 효과에 의해 천이된 무선 주파수 신호가 상기 수신 안테나(5)로 수신된다.That is, when 5V power is applied to the oscillator 1, the oscillator 1 generates a radio frequency signal. The radio frequency signal generated by the oscillator 1 is transmitted to the mixer 2 and the transmitting antenna 4 through the power divider 3. The radio frequency signal is output from the transmitting antenna 4 to the outside, and the radio frequency signal output from the transmitting antenna 4 is a radio frequency signal transitioned by a Doppler effect after detecting a moving object or a person. It is received by the receiving antenna 5.

이어서, 상기 수신 안테나(5)는 상기 수신된 신호를 상기 혼합기(2)로 전달한다. 그리고 상기 혼합기(2)는 상기 발진기(1)에서 입력된 무선 주파수 신호와 상기 수신 안테나(5)에서 수신한 신호를 차등 변환하여 중간 주파수 신호를 형성하여 상기 IF 출력단(6)으로 출력한다. 그리고, 상기 IF 출력단(6)은 상기 중간 주파수 신호를 출력한다.The receiving antenna 5 then delivers the received signal to the mixer 2. The mixer 2 differentially converts the radio frequency signal input from the oscillator 1 and the signal received from the receiving antenna 5 to form an intermediate frequency signal and outputs the intermediate frequency signal to the IF output terminal 6. In addition, the IF output terminal 6 outputs the intermediate frequency signal.

그런데, 상기와 같은 종래의 인체 감지 센서에 있어서는 국내 유효 등방성 복사 전력(Effective Isotropically Radiared Power; EIRP)를 만족해야 한다. 상기국내 유효 등방성 복사 전력(Effective Isotropically Radiared Power; EIRP)의 기준은 1차 고조파는 15dBm 이하이고, 2차 고조파는 -30dBm 이하이다. 그 외 고조파 성분은 출력 저력이 매우 낮으므로 고려하지 않는다.However, in the conventional human body sensor as described above, it is necessary to satisfy the domestic effective isotropically radiated power (EIRP). The criterion for the effective effective isotropically radiared power (EIRP) is that the first harmonic is 15 dBm or less and the second harmonic is -30 dBm or less. Other harmonic components are not considered because of their very low power output.

그러나, 상기와 같은 종래의 인체 감지 센서에서는 상기 1차 고조파에 대한 국내 유효 등방성 복사 전력(EIRP)의 기준을 만족시키지만, 상기 2차 고조파에 대한 유효 등방성 복사 전력(EIRP)의 기준을 만족시키지 못했다.However, the conventional human body sensor as described above satisfies the criteria of domestic effective isotropic radiant power (EIRP) for the first harmonic, but does not satisfy the criteria of effective isotropic radiant power (EIRP) for the second harmonic. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 하우징 대신에 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC)로 형성된 유전체 하우징을 이용하여 발진기, 전력 분배기 및 혼합기 등이 배치된 회로를 수납하며, 2차 고조파를 억제할 수 있는 무선 통신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by using a dielectric housing formed of polycarbonate (PC) instead of a metal housing to accommodate the circuit in which the oscillator, power divider, mixer, etc. are arranged, and the second harmonic It is an object of the present invention to provide a wireless communication device that can be suppressed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차 고조파를 억제할 수 있는 무선 통신 장치는, 회로 기판의 앞면에 설치되어 무선 주파수(RF) 신호를 발생시키는 발진기; 전력 분배기를 통해 상기 발진기에 연결되고 상기 발진기에서 발생된 무선 주파수 신호와 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 차등변환하여 중간 주파수(IF) 신호를 형성하는 혼합기; 상기 회로 기판의 뒷면에 형성되어 상기 발진기에서 발생된 무선 주파수 신호를 출력하는 송신 안테나; 상기 송신 안테나에서 출력된 무선 주파수 신호로부터 움직이는 물체나 사람에 의한 도플러 효과에 의해 주파수 천이가 발생된 무선 주파수 신호를 수신하여 상기 혼합기로 공급하는 수신 안테나; 상기 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호를 출력하는 IF 출력단; 그리고 상기 발진기, 전력 분배기 및 혼합기가 형성된 상기 회로 기판상에 형성되는 폴리카보네이트 하우징을 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.A wireless communication device capable of suppressing secondary harmonics according to the present invention for achieving the above object, the oscillator is provided on the front of the circuit board for generating a radio frequency (RF) signal; A mixer connected to the oscillator through a power divider and differentially converting a radio frequency signal generated by the oscillator and a signal received through a receiving antenna to form an intermediate frequency (IF) signal; A transmission antenna formed on a rear surface of the circuit board to output radio frequency signals generated by the oscillator; A reception antenna for receiving a radio frequency signal having a frequency shift caused by a Doppler effect by a moving object or a person from the radio frequency signal output from the transmission antenna and supplying the radio frequency signal to the mixer; An IF output stage for outputting an intermediate frequency signal output from the mixer; And a polycarbonate housing formed on the circuit board on which the oscillator, power divider, and mixer are formed.

상기와 같은 본 발명에 따른 무선 통신 장치는, 폴리카보네이트(PC) 하우징으로 발진기, 전력 분배기 및 혼합기 등이 배치된 회로를 수납하므로, 상기 2차 고조파의 국내 EIRP의 기준을 만족시킬 수 있다.As described above, the wireless communication apparatus according to the present invention accommodates a circuit in which an oscillator, a power divider, and a mixer are arranged in a polycarbonate (PC) housing, thereby satisfying the standards of the domestic EIRP of the second harmonic.

도 1은 종래의 인체 감지 센서의 블럭 구성도
도 2는 본 발명에 따른 인체 감지 센서의 블럭 구성도
도 3은 본 발명에 따른 인체 감지 센서의 폴리카보네이트 하우징의 구성도
도 4는 종래의 금속하우징을 적용하였을 경우와 본 발명의 폴리카보네이트 하우징을 적용하였을 경우의 EIRP 측정치 비교표1 is a block diagram of a conventional human body sensor
2 is a block diagram of a human body sensor according to the present invention
Figure 3 is a block diagram of a polycarbonate housing of the human body sensor according to the present invention
Figure 4 is a comparison table of the EIRP measurements when applying the conventional metal housing and the polycarbonate housing of the present invention

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 2차 고조파를 억제할 수 있는 무선 통신 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The wireless communication apparatus capable of suppressing the second harmonic according to the present invention having the above characteristics will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 인체 감지 센서의 회로적 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인체 감지 센서의 폴리카보네이트 하우징의 구성도이다.Figure 2 is a circuit diagram of a human body sensor according to the present invention, Figure 3 is a block diagram of a polycarbonate housing of the human body sensor according to the present invention.

본 발명에 따른 인체 감지 센서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 회로 기판(10)의 앞면에 설치되어 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 신호를 발생시키는 발진기(11)와, 상기 회로 기판(10)의 앞면에 설치되고 전력 분배기(13)를 통해 상기 발진기(11)에서 발생된 무선 주파수 신호와 수신 안테나(15)를 통해 수신된 신호를 차등변환하여 중간 주파수(Intermediate Frequency; IF) 신호를 형성하는 혼합기(12)와, 상기 전력 분배기(13)를 통해 상기 발진기(11)에 연결되고 상기 회로 기판의 뒷면의 일측에 형성되어 무선 주파수 신호를 출력하는 송신 안테나(14)와, 상기 회로 기판의 뒷면의 타측(상기 송신 안테나의 맞은 편)에 설치되고 상기 송신 안테나(14)에서 출력된 무선 주파수 신호로부터 움직이는 물체나 사람에 의한 도플러 효과에 의해 주파수 천이가 발생된 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 상기 혼합기(12)로 공급하는 수신 안테나(15)와, 상기 혼합기(12)에서 출력된 중간 주파수 신호를 출력하는 IF 출력단(16)를 구비하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the human body sensor according to the present invention includes an oscillator 11 installed on the front surface of the circuit board 10 to generate a radio frequency (RF) signal, and the circuit board 10. And an intermediate frequency (IF) signal by differentially converting the radio frequency signal generated by the oscillator 11 and the signal received through the receiving antenna 15 through the power divider 13. A mixer 12, a transmission antenna 14 connected to the oscillator 11 through the power divider 13, and formed on one side of the rear surface of the circuit board to output radio frequency signals; A radio frequency (RF) signal which is installed on the other side of the back side (opposite to the transmitting antenna) and has a frequency shift caused by a Doppler effect by a moving object or a person from the radio frequency signal output from the transmitting antenna 14. Receives Further included is a receiving antenna 15 and, IF output terminal 16 for outputting the intermediate frequency signal output from the mixer 12 is supplied to the mixer 12.

그리고, 상기 발진기(11), 전력 분배기(13) 및 혼합기(12)가 형성된 상기 회로 기판(10)상에는 상기 발진기(11)의 주파수 튜닝과 상기 회로를 보호하기 위한 폴리카보네이트 하우징(17)이 형성된다.In addition, a polycarbonate housing 17 is formed on the circuit board 10 on which the oscillator 11, the power divider 13, and the mixer 12 are formed to protect the circuit and the frequency tuning of the oscillator 11. do.

상기 발진기(11)는 유전체 발진기이다.The oscillator 11 is a dielectric oscillator.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 발진기(11)가 설치된 부분에 상응하는상기 폴리커보네이트 하우징(17)의 일부분에 나사홈이 형성된 홀(19)이 형성되고, 상기 홀(19)에는 상기 발진기(11)의 발진 주파수를 조절하기 위한 튜닝나사(18)가 설치된다. 상기 튜닝나사(18)의 회전에 의해 상기 튜닝나사(18)와 발진기 사이의 거리가 조절되고, 상기 튜닝나사(18)와 상기 발진기(11) 사이의 거리에 따라 상기 발진기(11)에서 발생되는 주파수가 조절된다. In addition, as shown in FIG. 3, a hole 19 having a screw groove is formed in a portion of the polycarbonate housing 17 corresponding to a portion where the oscillator 11 is installed, and in the hole 19 A tuning screw 18 for adjusting the oscillation frequency of the oscillator 11 is installed. The distance between the tuning screw 18 and the oscillator is adjusted by the rotation of the tuning screw 18, and is generated by the oscillator 11 according to the distance between the tuning screw 18 and the oscillator 11. The frequency is adjusted.

여기서, 상기 송신 안테나(14)에서 출력된 무선 주파수 신호는 기본적인 1차 고조파 이외에도 2차 고조파를 포함한 다수의 고조파 성분을 포함한다.Here, the radio frequency signal output from the transmitting antenna 14 includes a plurality of harmonic components including the second harmonic in addition to the basic first harmonic.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 인체 감지 센서의 동작은 다음과 같다.Operation of the human body sensor according to the present invention configured as described above is as follows.

즉, 상기 발진기(11)에 5V의 전원이 인가되면 상기 발진기(11)는 무선 주파수 신호를 발생한다. 그리고, 상기 발진기(11)에서 발생된 무선 주파수 신호는 상기 전력 분배기(13)를 통해 혼합기(12)와 송신 안테나(14)로 전달된다. 그리고 상기 송신 안테나(14)에서 외부로 상기 무선 주파수 신호를 출력하고, 상기 송신 안테나(14)에서 출력된 상기 무선 주파수 신호로부터 움직이는 물체나 사람에 의한 도플러 효과에 의해 주파수 천이가 발생된 무선 주파수(RF) 신호가 상기 수신 안테나(15)로 들어온다.That is, when 5V power is applied to the oscillator 11, the oscillator 11 generates a radio frequency signal. The radio frequency signal generated by the oscillator 11 is transmitted to the mixer 12 and the transmitting antenna 14 through the power divider 13. The radio frequency signal is output from the transmitting antenna 14 to the outside, and the frequency shift is generated by a Doppler effect by a moving object or a person from the radio frequency signal output from the transmitting antenna 14 ( An RF signal enters the receive antenna 15.

이어, 상기 수신 안테나(15)는 상기 수신된 신호를 상기 혼합기(12)로 전달한다. 그리고 상기 혼합기(12)는 상기 발진기(11)에서 입력된 무선 주파수 신호와 상기 수신 안테나(15)에서 수신한 신호를 차등 변환하여 중간 주파수 신호를 형성하여 상기 IF 출력단(16)으로 출력한다. 그리고, 상기 IF 출력단(16)은 상기 중간 주파수 신호를 출력한다.The receiving antenna 15 then delivers the received signal to the mixer 12. The mixer 12 differentially converts the radio frequency signal input from the oscillator 11 and the signal received from the receiving antenna 15 to form an intermediate frequency signal and outputs the intermediate frequency signal to the IF output terminal 16. The IF output terminal 16 outputs the intermediate frequency signal.

이 때, 상기 발진기(11)의 발진 주파수를 조절할 필요가 있을 경우는 상기 튜닝나사(18)를 이용하여 상기 발진기(11)의 발진 주파수를 조절한다.At this time, when it is necessary to adjust the oscillation frequency of the oscillator 11, the oscillation frequency of the oscillator 11 is adjusted using the tuning screw 18.

이와 같이 본 발명에서, 금속 하우징 대신에 폴리카보네이트 하우징을 적용하므로 2차 고조파를 기준치 이하로 억제할 수 있음을 확인하였다. Thus, in the present invention, it was confirmed that the second harmonic can be suppressed below the reference value because the polycarbonate housing is applied instead of the metal housing.

도 4는 종래의 금속하우징을 적용하였을 경우와 본 발명의 폴리카보네이트 하우징을 적용하였을 경우의 EIRP 측정치이다. 4 is a measurement of EIRP when the conventional metal housing is applied and when the polycarbonate housing of the present invention is applied.

즉, 1차 고조파의 주파수를 10.525GHz로 하고, 2차 고조파의 주파수를 21.050GHz로 하여, 본 발명과 같이 폴리카보네트 하우징으로 하였을 때와 종래와 같이 금속 하우징으로 하였을 때, 수신 전력, 수신 안테나 이득, 자유공간 손실, EIRP 등을 비교하였다.That is, when the frequency of the first harmonic is 10.525 GHz and the frequency of the second harmonic is 21.050 GHz, when the polycarnet housing is used as in the present invention and when the metal housing is conventionally used, the reception power and the reception antenna are used. Gain, free space loss and EIRP were compared.

비교 결과, 1차 고조파의 전력은 상기 폴리카보네이트 하우징과 금속 하우징에서 동일한 특성을 갖지만, 2차 고조파의 전력에 있어서는, 상기 폴리카보네이트 하우징이 설치될 경우 EIRP가 -35dBm이고, 상기 금속 하우징이 설치될 경우 EIRP가 -17.57dBm임을 알 수 있었다.As a result, the power of the first harmonic has the same characteristics in the polycarbonate housing and the metal housing, but in the power of the second harmonic, the EIRP is -35 dBm when the polycarbonate housing is installed, and the metal housing is The EIRP was found to be -17.57 dBm.

따라서, 본 발명과 같이 폴리카보네이트 하우징을 설치할 경우, 국내 EIRP의 기준을 만족한다.Therefore, when installing the polycarbonate housing as in the present invention, it satisfies the domestic EIRP standards.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.

10: 회로 기판 11: 발진기
12: 혼합기 13: 전력 분배기
14: 송신 안테나 15: 수신 안테나
16: IF 출력단 17: 폴리카보네이트 하우징
18: 튜닝나사 19: 관통홀10: circuit board 11: oscillator
12: Mixer 13: Power Divider
14: transmit antenna 15: receive antenna
16: IF output stage 17: polycarbonate housing
18: Tuning screw 19: Through hole

Claims (1)

회로 기판의 앞면에 설치되어 무선 주파수(RF) 신호를 발생시키는 발진기;
전력 분배기를 통해 상기 발진기에 연결되고 상기 발진기에서 발생된 무선 주파수 신호와 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 차등변환하여 중간 주파수(IF) 신호를 형성하는 혼합기;
상기 회로 기판의 뒷면에 형성되어 상기 발진기에서 발생된 무선 주파수 신호를 출력하는 송신 안테나;
상기 송신 안테나에서 출력된 무선 주파수 신호로부터 움직이는 물체나 사람에 의한 도플러 효과에 의해 주파수 천이가 발생된 무선 주파수 신호를 수신하여 상기 혼합기로 공급하는 수신 안테나;
상기 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호를 출력하는 IF 출력단; 그리고
상기 발진기, 전력 분배기 및 혼합기가 형성된 상기 회로 기판상에 형성되는 폴리카보네이트 하우징을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 2차 고조파를 억제할 수 있는 무선 통신 장치.An oscillator installed on a front surface of the circuit board to generate a radio frequency (RF) signal;
A mixer connected to the oscillator through a power divider and differentially converting a radio frequency signal generated by the oscillator and a signal received through a receiving antenna to form an intermediate frequency (IF) signal;
A transmission antenna formed on a rear surface of the circuit board to output radio frequency signals generated by the oscillator;
A reception antenna for receiving a radio frequency signal having a frequency shift caused by a Doppler effect by a moving object or a person from the radio frequency signal output from the transmission antenna and supplying the radio frequency signal to the mixer;
An IF output stage for outputting an intermediate frequency signal output from the mixer; And
And a polycarbonate housing formed on the circuit board on which the oscillator, power divider, and mixer are formed, wherein the second harmonic can be suppressed.
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