KR20130085303A - 레이더 장치 및 안테나 장치 - Google Patents

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김수한
허성준
함형석
박종규
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 레이더 및 안테나 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 어레이 안테나 간의 커플링 현상에 의한 빔 패턴의 왜곡을 방지함으로써, 높은 안테나 이득과 균형적인 빔 패턴이 가능한 안테나 구조를 갖는 안테나 장치와 레이더 장치에 관한 것이다.

Description

레이더 장치 및 안테나 장치{RADAR APPARATUS AND ANTENNA APPARATUS}
본 발명은 레이더 및 안테나 기술에 관한 것이다.
종래의 레이더 장치에서는 어레이 안테나를 여러 개 배치하여 송신용 안테나 또는 수신용 안테나로서 사용하는데, 이때, 여러 개의 어레이 안테나 간에는 신호의 커플링(Coupling) 현상이 발생할 수 있다.
이러한 어레이 안테나 간의 커플링 현상은, 빔 패턴이 한 방향으로 일그러지는 등의 왜곡 현상을 초래하게 되어, 안테나 이득이 감소하고 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 문제점을 발생시킨다. 결과적으로, 이는 레이더 장치의 감지 성능을 크게 떨어뜨릴 수 있는 주요한 요인이 된다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 어레이 안테나 간의 커플링 현상에 의한 빔 패턴의 왜곡을 방지함으로써, 높은 안테나 이득과 균형적인 빔 패턴이 가능한 안테나 구조를 갖는 안테나 장치와 레이더 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나부; 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부; 복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부; 및 상기 장거리 송신 안테나부 및 상기 근거리 송신 안테나부 중 하나 이상을 통해 신호를 송신하고, 상기 송신한 신호가 주변에서 반사된 신호를 상기 수신 안테나부를 통해 수신하는 신호 송수신부를 포함하되, 상기 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 양측, 상기 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 양측 및 상기 복수의 수신 어레이 안테나의 양측 중 하나 이상의 양측에 배치되고 상기 신호 송수신부와 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 더 포함하는 레이더 장치를 제공한다.
상기 장거리 송신 안테나부, 상기 근거리 송신 안테나부, 상기 수신 안테나부 및 상기 신호 송수신부는, 하나의 인쇄회로기판의 일 측면에 실장될 수 있다.
상기 장거리 송신 안테나부가 실장되는 제1영역의 길이는, 상기 근거리 송신 안테나부가 실장되는 제2영역의 길이, 상기 수신 안테나부가 실장되는 제3영역의 길이 및 상기 신호 송수신부가 실장되는 제4영역의 길이보다 길 수 있다.
상기 인쇄회로기판에 실장되는 상기 신호 송수신부를 보호하기 위하여 상기 신호 송수신부를 커버하는 캐비티가 상기 인쇄회로기판의 상측면과 결합할 수 있다.
상기 캐비티는, 상기 인쇄회로기판에 상기 신호 송수신부가 실장되는 제4영역만을 커버하도록 하는 크기를 가질 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 복수의 어레이 안테나; 및 상기 복수의 어레이 안테나에서 이웃한 어레이 안테나 간의 신호 커플링에 의한 빔 패턴 왜곡을 방지하기 위하여, 상기 복수의 어레이 안테나의 양측에 배치되고 신호 송수신부와 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 포함하는 안테나 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 어레이 안테나 간의 커플링 현상에 의한 빔 패턴의 왜곡을 방지함으로써, 높은 안테나 이득과 균형적인 빔 패턴이 가능한 안테나 구조를 갖는 안테나 장치와 레이더 장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 포함된 장거리 송신 안테나부, 근거리 송신 안테나부, 수신 안테나부 및 신호 송수신부가 실장되는 인쇄회로기판의 일 측면을 나타낸 도면이다.
도 3은 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 수신 안테나부에 더미 어레이 안테나가 배치되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 장거리 송신 안테나부에 더미 어레이 안테나가 배치되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 장거리 송신 안테나부 및 수신 안테나부 각각에 더미 어레이 안테나가 배치되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 장거리 송신 안테나부에 포함된 복수의 장거리 송신 어레이 안테나 중 적어도 하나 이상의 장거리 송신 어레이 안테나의 안테나 길이가 다른 경우에 대한 안테나 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 수신 안테나부에 더미 어레이 안테나를 배치한 경우와 배치하지 않은 경우 각각에 대한 빔 패턴의 균형을 비교하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 도면이다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 주변을 감지하기 위한 신호가 송신되고 송신된 신호가 반사되어 수신되는 안테나 장치(110)와, 안테나 장치(110)를 통한 신호 송수신을 수행하는 신호 송수신부(120) 등을 포함한다.
도 1을 참조하면, 안테나 장치(110)는, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나(111), 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부(112), 복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부(113) 등을 포함한다.
이러한 안테나 장치(110)는, 여러 어레이 안테나 각각으로 공급되는 파워(Power)를 조절하거나 분배하기 위한 파워 디바이더(Power Divider)를 더 포함할 수 있다.
전술한 신호 송수신부(120)는, 장거리 송신 안테나부(111) 및 근거리 송신 안테나부(112) 중 하나 이상을 통해 신호를 송신하고, 송신한 신호가 주변에서 반사된 신호를 수신 안테나부(113)를 통해 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에 포함된 장거리 송신 안테나부(111), 근거리 송신 안테나부(112) 및 수신 안테나부(113) 등을 포함하는 안테나 장치(100)와, 신호 송수신부(120)를 구현하는 방식에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에 포함된 장거리 송신 안테나부(111), 근거리 송신 안테나부(112), 수신 안테나부(113) 및 신호 송수신부(120)가 실장되는 인쇄회로기판의 일 측면을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)를 구현함에 있어서, 장거리 송신 안테나부(111), 근거리 송신 안테나부(112) 및 수신 안테나부(113) 등을 포함하는 안테나 장치(100)와, 신호 송수신부(120)는, 하나의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, 200)의 일 측면에 함께 실장될 수 있다.
이를 위해, 인쇄회로기판(200)의 일 측면은, 장거리 송신 안테나부(111)가 실장되는 제1영역, 근거리 송신 안테나부(112)가 실장되는 제2영역, 수신 안테나부(113)가 실장되는 제3영역, 신호 송수신부(120)가 실장되는 제4영역으로 이루어질 수 있고, 해당 영역에 해당 구성이 실장된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에 포함된 장거리 송신 안테나부(111), 근거리 송신 안테나부(112) 및 수신 안테나부(113) 등을 포함하는 안테나 장치(100)와, 신호 송수신부(120)가 하나의 인쇄회로기판(100)에 실장되는 구조와 관련하여, 종래에는, 신호 송신 기능을 위해서 여러 개의 회로 소자를 실장한 별도의 인쇄회로기판이 필요했다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는, 신호 송수신부(120)가 하나의 칩(Chip)으로 구현되어, 안테나 장치(100)와 함께, 하나의 인쇄회로기판에 실장될 수 있는 것이다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)의 소형화가 가능해지고, 차량 등에 레이더 장치(100)를 장착하기 위치 등에 대한 자유도가 높아지는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에서는, 장거리 송신 안테나부(111)에 의한 장거리 감지가 가능하게 하고, 장거리 송신 안테나부(111), 근거리 송신 안테나부(112), 수신 안테나부(113), 및 신호 송수신부(120) 등을 하나의 인쇄회로기판(100)에 실장하기 위하여, 인쇄회로기판(200)의 일 측면을 이루는 제1영역, 제2영역, 제3영역 및 제4영역에 대한 크기, 위치, 배치 등은, 도 2에 도시된 바와 같은 최적화된 구조를 가질 수 있다.
일 예로, 장거리 송신 안테나부(111)가 실장되는 제1영역의 길이 L1은, 근거리 송신 안테나부(112)가 실장되는 제2영역의 길이 L2, 수신 안테나부(113)가 실장되는 제3영역의 길이 L3 및 신호 송수신부(120)가 실장되는 제4영역의 길이 L4보다 길다. 즉, L1>L2, L1>L3, L1>L4 이다.
한편, 인쇄회로기판(200)에 실장되는 신호 송수신부(120)는 인쇄회로기판(200)에 와이어본딩되기 때문에 인쇄회로기판(200)의 표면에서 돌출해 있을 수 있기 때문에, 신호 송수신부(120)에 보호가 필요하다.
따라서, 인쇄회로기판(200)에 실장되는 신호 송수신부(120)를 보호하기 위하여, 신호 송수신부(120)를 커버하는 캐비티(미도시)가 인쇄회로기판(200)의 상측면과 결합할 수 있다.
신호 송수신부(120)를 보호하는 캐비티는 인쇄회로기판(200)의 상측면과 결합하되, 장거리 송신 안테나부(111) 또는 근거리 송신 안테나부(112)를 통한 신호 송신, 수신 안테나부(113)를 통한 신호 수신에 방해가 되지 않도록, 인쇄회로기판(200)에 신호 송수신부(120)가 실장되는 제4영역만을 커버하도록 하는 크기를 가질 수 있다.
또한, 신호 송수신부(120)를 보호하는 캐비티는 신호 송수신부(120)를 장거리 송신 안테나부(111), 근거리 송신 안테나부(112) 및 수신 안테나부(113)와 각각 연결하기 위한 와이어의 통로가 되는 홈이 형성되어 있을 수 있다.
한편, 장거리 송신 안테나부(111)에 포함된 복수의 장거리 송신 어레이 안테나 각각의 안테나 길이는 모두 동일하거나, 적어도 하나 이상의 장거리 송신 어레이 안테나의 안테나 길이가 다를 수도 있다.
만약, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나 중 적어도 하나 이상의 장거리 송신 어레이 안테나의 안테나 길이가 다른 경우, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나 중에서 가운데에 배치된 장거리 송신 어레이 안테나의 안테나 길이가 가장 길고, 양옆으로 갈수록 안테나 길이가 짧아지도록 하는 안테나 구조를 가질 수도 있다.
한편, 레이더 장치(100)는 장거리 감지 및 근거리 감지를 선별적으로 수행하기 위하여, 장거리 송신 안테나부(111) 및 근거리 송신 안테나부(112) 중 하나를 신호 송신을 위한 안테나부로 선택하기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 감지 거리는 송신 어레이 안테나의 개수와 비례하고, 감지 각도는 송신 어레이 안테나의 개수와 반비례하는 특성이 있다.
이와 관련하여, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 개수는 설계 치로서 미리 설정된 장거리 감지 거리와 비례하도록 결정된 값이고, 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 개수는 설계 치로서 미리 설정된 근거리 감지 거리와 비례하도록 결정된 값일 수 있다. 즉, 장거리 감지 거리가 근거리 감지 거리보다 길기 때문에, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 개수가 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 개수보다 더 크게 결정된다.
또한, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 개수는 설계 치로서 미리 설정된 장거리 감지 각도와 반비례하도록 결정된 값이고, 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 개수는 설계 치로서 미리 설정된 근거리 감지 각도와 반비례하도록 결정된 값일 수 있다. 즉, 장거리 감지 감도가 근거리 감지 각도보다 협각이면, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 개수가 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 개수보다 더 크게 결정될 수 있다.
한편, 안테나 장치(110)는, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 양측, 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 양측 및 복수의 수신 어레이 안테나의 양측 중 하나 이상의 양측에 배치되고 신호 송수신부(120)와 미연결되는 "더미 어레이 안테나(Dummy Array Antenna)"를 더 포함할 수 있다.
여기서, 더미 어레이 안테나가 신호 송수신부(120)와 미연결되었다는 것은, 더미 어레이 안테나는 회로적으로 단절되어 있다는 것이고 파워가 전혀 공급되지 않는다는 의미이다.
다시 말해, 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 양측에 신호 송수신부(120)와 회로적으로 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 배치할 수도 있고(도 4 참조), 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 양측에 신호 송수신부(120)와 회로적으로 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 배치할 수도 있으며, 복수의 수신 어레이 안테나의 양측에 신호 송수신부(120)와 회로적으로 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 배치할 수도 있고(도 3 참조), 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 양측, 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 양측 및 복수의 수신 어레이 안테나의 양측 중 둘 이상의 양측 또는 모두에 더미 어레이 안테나를 배치할 수도 있다(도 5참조).
이와 같이, 더미 어레이 안테나를 추가로 배치하는 이유는, 신호의 커플링(Coupling)에 의한 빔 패턴의 왜곡이 발생하는 것을 줄여주어, 양측에서의 빔 패턴의 균형을 맞추어주기 위함이다.
전술한 더미 어레이 안테나를 추가로 배치하는 안테나 구조를 도 3 내지 도 5를 참조하여 예시적으로 설명한다.
도 3 내지 도 5의 예시에서, 장거리 송신 안테나부(111)는 7개의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g)를 포함하고, 근거리 송신 안테나부(112)는 2개의 근거리 송신 어레이 안테나(h, i)를 포함하며, 수신 안테나부(113)는 8개의 수신 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)를 포함한다.
도 3은 인쇄회로기판(200)의 일 측면에 실장되는 수신 안테나부(113)에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여, 더미 어레이 안테나(D)가 없는 경우를 가정해보면, 8개의 수신 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 중에서, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8을 제외한 나머지 수신 어레이 안테나(2, 3, 4, 5, 6, 7)는 자신을 중심으로 양쪽에 수신 어레이 안테나가 배치되어 있지만, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8은 자신을 중심으로 한쪽에만 수신 어레이 안테나가 배치되어 있기 때문에, 나머지 수신 어레이 안테나(2, 3, 4, 5, 6, 7)와는 다르게, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8 각각에서의 신호 수신에 따른 빔 패턴이 한 방향으로 찌그러져서 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 현상이 발생할 수 있다.
하지만, 도 3에서와 같이, 더미 어레이 안테나(D)가 8개의 수신 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)의 양측에 배치되는 경우, 즉, 수신 어레이 안테나 1의 좌측과 수신 어레이 안테나 8의 우측 각각에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되는 경우, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8은, 나머지 수신 어레이 안테나(2, 3, 4, 5, 6, 7)와 동일하게, 자신을 중심으로 양쪽에 수신 어레이 안테나가 배치되는 구조가 되기 때문에, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8 각각에서의 신호 수신에 따른 빔 패턴이 한 방향으로 찌그러져서 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 현상이 발생하지 않게 된다.
도 4는 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 장거리 송신 안테나부(111)에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하여, 더미 어레이 안테나(D)가 없는 경우를 가정해보면, 7개의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g) 중에서, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g를 제외한 나머지 장거리 송신 어레이 안테나(b, c, d, e, f)는 자신을 중심으로 양쪽에 장거리 송신 어레이 안테나가 배치되어 있지만, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g는 자신을 중심으로 한쪽에만 장거리 송신 어레이 안테나가 배치되어 있기 때문에, 나머지 장거리 송신 어레이 안테나(b, c, d, e, f)와는 다르게, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g 각각에서의 장거리 신호 송신에 따른 빔 패턴이 한 방향으로 찌그러져서 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 현상이 발생할 수 있다.
하지만, 도 4에서와 같이, 더미 어레이 안테나(D)가 7개의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g)의 양측에 배치되는 경우, 즉, 장거리 송신 어레이 안테나 a의 좌측과 장거리 송신 어레이 안테나 g의 우측 각각에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되는 경우, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g는, 나머지 장거리 송신 어레이 안테나(b, c, d, e, f)와 동일하게, 자신을 중심으로 양쪽에 장거리 송신 어레이 안테나가 배치되는 구조가 되기 때문에, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g 각각에서의 장거리 신호 송신에 따른 빔 패턴이 한 방향으로 찌그러져서 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 현상이 발생하지 않게 된다.
도 5는 인쇄회로기판(200)의 일 측면에 실장되는 장거리 송신 안테나부(111) 및 수신 안테나부(113) 각각에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 더미 어레이 안테나(D)가 8개의 수신 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)의 양측에 배치되어, 즉, 수신 어레이 안테나 1의 좌측과 수신 어레이 안테나 8의 우측 각각에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되어, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8은, 나머지 수신 어레이 안테나(2, 3, 4, 5, 6, 7)와 동일하게, 자신을 중심으로 양쪽에 수신 어레이 안테나가 배치되는 구조가 되기 때문에, 수신 어레이 안테나 1과 수신 어레이 안테나 8 각각에서의 신호 수신에 따른 빔 패턴이 한 방향으로 찌그러져서 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 현상이 발생하지 않게 된다.
또한, 도 5를 참조하면, 더미 어레이 안테나(D)가 7개의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g)의 양측에 배치되어, 즉, 장거리 송신 어레이 안테나 a의 좌측과 장거리 송신 어레이 안테나 g의 우측 각각에 더미 어레이 안테나(D)가 배치되어, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g는, 나머지 장거리 송신 어레이 안테나(b, c, d, e, f)와 동일하게, 자신을 중심으로 양쪽에 장거리 송신 어레이 안테나가 배치되는 구조가 되기 때문에, 장거리 송신 어레이 안테나 a와 장거리 송신 어레이 안테나 g 각각에서의 장거리 신호 송신에 따른 빔 패턴이 한 방향으로 찌그러져서 빔 패턴의 균형이 맞지 않는 현상이 발생하지 않게 된다.
전술한 바와 같이, 장거리 송신 안테나부(111)에 포함된 복수의 장거리 송신 어레이 안테나 각각의 안테나 길이(L1)는 모두 동일하거나, 적어도 하나 이상의 장거리 송신 어레이 안테나의 안테나 길이(L1)가 다를 수도 있다. 단, 안테나 길이가 제1영역의 길이와 동일하다고 가정한다.
도 6은 인쇄회로기판(200)의 일 측면에 실장되는 장거리 송신 안테나부(111)에 포함된 7개의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g) 중 적어도 하나 이상의 장거리 송신 어레이 안테나의 안테나 길이가 다른 경우에 대한 안테나 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 7개의 복수의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g) 중에서, 가운데에 배치된 장거리 송신 어레이 안테나 d의 안테나 길이(L1-d)로서 가장 길고, 양옆으로 갈수록 안테나 길이가 짧아지도록 하는 안테나 구조를 가질 수도 있다. 즉, 도 6에서, 7개의 복수의 장거리 송신 어레이 안테나(a, b, c, d, e, f, g)의 안테나 길이에 대한 대소관계는, 「L1d > L1c = L1e > L1b = L1f > L1a = L1g」과 같다.
도 7은 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 수신 안테나부(113)에 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우와 배치하지 않은 경우 각각에 대한 빔 패턴의 균형을 비교하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)는, 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 수신 안테나부(113)에 포함된 수신 어레이 안테나 1의 좌측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우와, 수신 어레이 안테나 1의 좌측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치하지 않은 경우 각각에 대하여, 수신 어레이 안테나 1에서의 신호 수신에 따른 방위각(Azimuth)에 대한 신호의 이득(Gain)을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 수신 어레이 안테나 1의 좌측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우에 대한 방위각에 대한 이득을 나타낸 선(711)을 보면, 수신 어레이 안테나 1을 중심으로 양쪽에 더미 어레이 안테나 D와 수신 어레이 안테나 2가 있기 때문에, 0도 방위각(Azimuth)에서의 이득 값을 기준으로 + 방향의 이득 값과 - 방향의 이득 값에 대한 균형이 맞는 것을 확인할 수 있다.
이에 비해, 수신 어레이 안테나 1의 좌측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치하지 않은 경우에 대한 방위각에 대한 이득을 나타낸 선(712)을 보면, 수신 어레이 안테나 8을 중심으로 한쪽(우측)에만 수신 어레이 안테나 2가 있기 때문에, 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우에 비해, 0도 방위각(Azimuth)에서의 이득 값을 기준으로 + 방향의 이득 값과 - 방향의 이득 값에 대한 균형이 덜 맞는 것을 확인할 수 있다.
도 7의 (b)는, 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 수신 안테나부(113)에 포함된 수신 어레이 안테나 8의 우측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우와, 수신 어레이 안테나 8의 우측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치하지 않은 경우 각각에 대하여, 수신 어레이 안테나 8에서의 신호 수신에 따른 방위각(Azimuth)에 대한 신호의 이득(Gain)을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7의 (b)를 참조하면, 수신 어레이 안테나 8의 우측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우에 대한 방위각에 대한 이득을 나타낸 선(721)을 보면, 수신 어레이 안테나 8을 중심으로 양쪽에 수신 어레이 안테나 7과 더미 어레이 안테나 D가 있기 때문에, 0도 방위각(Azimuth)에서의 이득 값을 기준으로 + 방향의 이득 값과 - 방향의 이득 값에 대한 균형이 맞는 것을 확인할 수 있다.
이에 비해, 수신 어레이 안테나 8의 우측에 더미 어레이 안테나(D)를 배치하지 않은 경우에 대한 방위각에 대한 이득을 나타낸 선(722)을 보면, 수신 어레이 안테나 8을 중심으로 한쪽(좌측)에만 수신 어레이 안테나 7이 있기 때문에, 더미 어레이 안테나(D)를 배치한 경우에 비해, 0도 방위각(Azimuth)에서의 이득 값을 기준으로 + 방향의 이득 값과 - 방향의 이득 값에 대한 균형이 덜 맞는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(820)는, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)와, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)에서 이웃한 어레이 안테나 간의 신호 커플링에 의한 빔 패턴 왜곡을 방지하기 위하여, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)의 양측에 배치되고 신호 송수신부와 미연결되는 더미 어레이 안테나(D) 등을 포함할 수 있다.
이러한 안테나 장치(820)는, 여러 어레이 안테나 각각으로 공급되는 파워(Power)를 동일하게 또는 각기 다르게 조절하거나 분배하기 위한 파워 디바이더(Power Divider)를 더 포함할 수 있다.
SLL(Side Lobe Level) 감소를 위하여, 파워 디바이더는, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 중에서 가운데에 있는 배치된 어레이 안테나(4, 5)에 가장 큰 파워를 공급하고, 가운데에 있는 배치된 어레이 안테나(4, 5)에서 양 옆으로 갈수록 작은 파워를 공급할 수 있다.
도 8에서 더미 어레이 안테나(D)가 배치되지 않은 안테나 장치(810)를 참조하면, 어레이 안테나 1과 어레이 안테나 8을 제외한 나머지 어레이 안테나(2, 3, 4, 5, 6, 7) 각각은 좌우측에 모두 어레이 안테나가 배치되어 있어, 나머지 어레이 안테나(2, 3, 4, 5, 6, 7) 각각은 좌측에 배치된 어레이 안테나와 우측에 배치된 어레이 안테나 각각에 의한 커플링 현상이 발생하여 빔 패턴의 균형이 맞게 된다.
하지만, 더미 어레이 안테나(D)가 배치되지 않은 안테나 장치(810)에서, 어레이 안테나 1은 우측에만 어레이 안테나 2가 이웃하여 배치되어 있기 때문에, 우측에 배치된 어레이 안테나 2에 의한 커플링 현상이 발생하여 빔 패턴의 균형이 맞지 않게 된다.
이와 마찬가지로, 어레이 안테나 8은 좌측에만 어레이 안테나 7이 이웃하여 배치되어 있기 때문에, 좌측에 배치된 어레이 안테나 7에 의한 커플링 현상이 발생하여 빔 패턴의 균형이 맞지 않게 된다.
하지만, 도 8에서 더미 어레이 안테나(D)가 배치된 안테나 장치(820)를 참조하면, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 각각은 좌우측에 모두 어레이 안테나가 배치되어 있어, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 각각은 좌측에 배치된 어레이 안테나와 우측에 배치된 어레이 안테나 각각에 의한 커플링 현상이 발생하여 빔 패턴의 균형이 맞게 된다.
어레이 안테나 1은 좌측에 더미 어레이 안테나 D가 이웃하여 배치되고 우측에 어레이 안테나 2가 이웃하여 배치되어 있기 때문에, 좌측에 배치된 더미 어레이 안테나 D와 우측에 배치된 어레이 안테나 2에 의한 커플링 현상이 동시에 발생하여 빔 패턴의 균형이 맞게 된다.
이와 마찬가지로, 어레이 안테나 8은 좌측에 어레이 안테나 7이 이웃하여 배치되고 우측에 더미 어레이 안테나 D가 이웃하여 배치되어 있기 때문에, 좌측에 배치된 어레이 안테나 7와 우측에 배치된 더미 어레이 안테나 D에 의한 커플링 현상이 동시에 발생하여 빔 패턴의 균형이 맞게 된다.
도 8에서, 복수의 어레이 안테나(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)는 송신용 안테나일 수도 있고, 수신용 안테나일 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 어레이 안테나 간의 커플링 현상에 의한 빔 패턴의 왜곡을 방지함으로써, 높은 안테나 이득과 균형적인 빔 패턴이 가능한 안테나 구조를 갖는 안테나 장치(110, 820)와 레이더 장치(100)를 제공하는 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, 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.

Claims (6)

  1. 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나부;
    하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부;
    복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부; 및
    상기 장거리 송신 안테나부 및 상기 근거리 송신 안테나부 중 하나 이상을 통해 신호를 송신하고, 상기 송신한 신호가 주변에서 반사된 신호를 상기 수신 안테나부를 통해 수신하는 신호 송수신부를 포함하되,
    상기 복수의 장거리 송신 어레이 안테나의 양측, 상기 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나의 양측 및 상기 복수의 수신 어레이 안테나의 양측 중 하나 이상의 양측에 배치되고 상기 신호 송수신부와 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 더 포함하는 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장거리 송신 안테나부, 상기 근거리 송신 안테나부, 상기 수신 안테나부 및 상기 신호 송수신부는, 하나의 인쇄회로기판의 일 측면에 실장되는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장거리 송신 안테나부가 실장되는 제1영역의 길이는,
    상기 근거리 송신 안테나부가 실장되는 제2영역의 길이, 상기 수신 안테나부가 실장되는 제3영역의 길이 및 상기 신호 송수신부가 실장되는 제4영역의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에 실장되는 상기 신호 송수신부를 보호하기 위하여 상기 신호 송수신부를 커버하는 캐비티가 상기 인쇄회로기판의 상측면과 결합하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐비티는,
    상기 인쇄회로기판에 상기 신호 송수신부가 실장되는 제4영역만을 커버하도록 하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  6. 복수의 어레이 안테나; 및
    상기 복수의 어레이 안테나에서 이웃한 어레이 안테나 간의 신호 커플링에 의한 빔 패턴 왜곡을 방지하기 위하여, 상기 복수의 어레이 안테나의 양측에 배치되고 신호 송수신부와 연결되지 않는 더미 어레이 안테나를 포함하는 안테나 장치.
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