KR20150089749A - 레이더 장치 - Google Patents

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KR20150089749A
KR20150089749A KR1020140010734A KR20140010734A KR20150089749A KR 20150089749 A KR20150089749 A KR 20150089749A KR 1020140010734 A KR1020140010734 A KR 1020140010734A KR 20140010734 A KR20140010734 A KR 20140010734A KR 20150089749 A KR20150089749 A KR 20150089749A
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조정훈
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 레이더 장치에 관한 것으로, 지지 부재, 지지 부재 상에 배치되는 접지 소자 및 접지 소자 상에 배치되는 실장 부재를 포함하는 기판과, 실장 부재 상에 배치되는 안테나 소자를 포함하며, 접지 소자는, 상호로부터 이격되어 배열되는 셀 소자들과, 셀 소자들을 연결하는 브리지 소자들을 포함한다. 본 발명에 따르면, 기판의 휨이 방지됨에 따라, 레이더 장치의 성능이 향상된다.

Description

레이더 장치{RADAR APPARATUS}
본 발명은 레이더 장치에 관한 것으로, 특히 차량용 레이더 장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이더 장치는 다양한 기술 분야에 적용되고 있다. 이 때 레이더 장치는 차량에 탑재되어, 차량의 이동성을 향상시키고 있다. 즉 레이더 장치는 전자기파를 이용하여 차량의 주변환경에 대한 정보를 탐지한다. 이를 통해, 차량의 이동에 해당 정보가 이용됨에 따라, 차량 이동성의 효율이 향상될 수 있다. 이러한 레이더 장치는, 다수개의 구성들이 결합된 구조로 구현된다. 이 때 레이더 장치의 구성들로는, 통신 모듈, 도파관 및 안테나 모듈 등이 있다.
그러나, 상기와 같은 레이더 장치는, 제조 공정이 복잡하다는 문제점이 있다. 즉 레이더 장치를 제조하기 위해서, 레이더 장치의 구성들을 개별적으로 제조한 다음 상호 접합해야 한다. 아울러, 상기와 같은 레이더 장치는, 내구성이 낮은 문제점이 있다. 즉 차량의 이동에 따라, 레이더 장치에 외부 충격이 발생된다. 그리고 외부 충격으로 인하여, 레이더 장치에서 구성들 간의 결합력이 저하된다. 이로 인하여, 레이더 장치의 성능이 저하된다.
따라서, 본 발명은 제조 공정이 간소화된 레이더 장치를 제공한다. 그리고 본 발명은 보다 향상된 성능을 갖는 레이더 장치를 제공한다. 또한 본 발명은 보다 높은 내구성을 갖는 레이더 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이더 장치는, 지지 부재, 상기 지지 부재 상에 배치되는 접지 소자 및 상기 접지 소자 상에 배치되는 실장 부재를 포함하는 기판과, 상기 실장 부재 상에 배치되는 안테나 소자를 포함한다.
이 때 본 발명에 따른 레이더 장치에 있어서, 상기 접지 소자는, 상호로부터 이격되어 배열되는 셀 소자들과, 상기 셀 소자들을 연결하는 브리지 소자들을 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 레이더 장치에 있어서, 상기 셀 소자들은, 다각형의 형상을 갖는다.
또한 본 발명에 따른 레이더 장치에 있어서, 상기 지지 부재는, 다수개의 지지층들과 다수개의 접지층들을 포함하며, 상기 지지층들과 접지층들이 상기 기판의 하부면으로부터 교차하여 적층된다.
게다가, 본 발명에 따른 레이더 장치에 있어서, 상기 접지층들 중 적어도 어느 하나는, 평면의 형상을 갖는다.
아울러, 본 발명에 따른 레이더 장치에 있어서, 상기 접지 소자와 상기 접지층들 중 적어도 어느 하나 사이에서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분이 형성된다.
본 발명에 따른 레이더 장치는, 신호 발생 소자가 기판의 상부에 배치됨에 따라, 신호 발생 소자가 안테나 소자에 직접적으로 신호를 전달할 수 있다. 이로 인하여, 레이더 장치에서 도파관과 같은 구성이 불필요하기 때문에, 레이더 장치가 하나의 기판으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 레이더 장치의 제조 공정이 간소화될 수 있다. 뿐만 아니라, 레이더 장치의 소형화 및 박형화의 구현이 가능하다. 아울러, 레이더 장치의 내구성이 향상되어, 레이더 장치의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치를 도시하는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치의 내부 구성을 분해하여 도시하는 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈을 도시하는 단면도,
도 4는 도 3에서 접지층 및 접지 소자를 도시하는 평면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈을 도시하는 단면도,
도 6은 도 5에서 접지층을 도시하는 평면도,
도 7은 도 5에서 접지 소자를 도시하는 평면도,
도 8은 도 5에서 접지 소자의 변형 예를 도시하는 평면도들,
도 9는 도 7 및 도 8에서 접지 소자의 등가 회로를 설명하기 위한 회로도,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈의 변형 예를 도시하는 단면도, 그리고
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 모듈의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치의 내부 구성을 분해하여 도시하는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예들의 레이더 장치(100)는 하우징(housing; 110) 및 레이더 모듈(radar module; 120)을 포함한다.
하우징(110)은 레이더 모듈(120)을 보호한다. 이를 위해, 하우징(110)은 레이더 모듈(120)을 수용한다. 이러한 하우징(110)은 하부 하우징(111)과 상부 하우징(115)을 포함한다. 이 때 하부 하우징(111) 또는 상부 하우징(115) 중 적어도 어느 하나가 돔(dome) 형상을 갖는다. 여기서, 하부 하우징(111)과 상부 하우징(115)은 원형 또는 다각형의 외곽 형상을 가질 수 있다. 그리고 하우징(110)은 절연성 물질로 이루어진다.
하부 하우징(111)은 레이더 모듈(120)을 지지한다. 이 때 하부 하우징(111)에, 체결 홈(113)들이 형성되어 있다. 여기서, 체결 홈(113)들은 하부 하우징(111)의 가장자리 영역에 형성된다. 예를 들면, 체결 홈(112)들은 하부 하우징(111)의 모서리에 형성될 수 있다.
상부 하우징(115)은 레이더 모듈(120)로부터 신호를 투과시킨다. 이를 위해, 상부 하우징(115)은 투과성이 높고, 내부 반사가 적으며, 강도가 높은 물질로 이루어진다. 여기서, 상부 하우징(115)은 유리섬유와 같은 플라스틱(plastic)을 포함할 수 있다. 이 때 상부 하우징(115)은 체결 부재(117)들을 포함한다. 여기서, 체결 부재(117)들은 상부 하우징(115)에서, 하부 하우징(111)의 체결 홈(113)들에 대응하는 위치에 배치된다. 구체적으로, 체결 부재(117)들은 체결 홈(113)과 동일한 축 상에 배치된다. 이러한 상부 하우징(115)은 하부 하우징(111)의 상부에 장착된다. 이 때 하부 하우징(111)과 상부 하우징(115)은 가장자리 영역에서 상호 체결된다. 여기서, 상부 하우징(115)의 체결 부재(117)들이 하부 하우징(111)의 체결 홈(113)들의 내측으로 삽입된다.
레이더 모듈(120)은 신호를 발생시킨다. 이러한 레이더 모듈(120)은 하우징(110) 내에 배치된다. 이 때 레이더 모듈(120)에, 체결 홀(121)들이 형성되어 있다. 여기서, 체결 홀(121)들은 레이더 모듈(120)에서, 하부 하우징(111)의 체결 홈(113)들 및 상부 하우징(115)의 체결 부재(117)들에 대응하는 위치에 배치된다. 구체적으로, 체결 홀(121)들은 체결 홈(113)들 및 체결 부재(117)들과 동일한 축 상에 배치된다. 이를 통해, 하부 하우징(111)과 상부 하우징(115)이 상호 체결 시, 체결 부재(117)가 체결 홀(121)들을 통과하여 체결 홈(113)들의 내측으로 삽입된다.
한편, 본 실시예들에서 체결 부재(117)들이 상부 하우징(115)에 포함되는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 체결 부재(117)들이 상부 하우징(115)과 별도로 구성되더라도, 본 발명의 구현이 가능하다. 예를 들면, 체결 부재(117)들이 상부 하우징(115)의 상부에서, 상부 하우징(115)을 관통할 수 있다. 그리고 체결 부재(117)들은 하부 하우징(111)의 체결 홈(113)들에 삽입될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈을 도시하는 단면도이다. 이 때 도 3은 도 2에서 A-A’을 따라 절단된 단면을 도시하고 있다. 그리고 도 4는 도 3에서 접지층들 및 접지 소자를 도시하는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 레이더 모듈(220)은 기판(230), 신호 발생 소자(281), 안테나 소자(283), 와이어(285) 및 열 방출 부재(287)를 포함한다.
기판(230)은 신호 발생 소자(281) 및 안테나 소자(283)를 지지한다. 이러한 기판(230)은 평판 구조를 갖는다. 그리고 기판(230)은 다층 구조를 갖는다. 이 때 기판(230)에, 홈(231)이 형성되어 있다. 여기서, 홈(231)은 기판(230)의 상부에 형성될 수 있다. 이를 통해, 기판(230)은 홈(231)을 통해 신호 발생 소자(281)를 수용할 수 있다. 또한 기판(230)은 지지 부재(240), 접지 소자(250), 실장 부재(260), 열 확산 비아(271), 열 확산 패드(273), 접지 비아(275)를 포함한다.
지지 부재(240)는 접지 소자(250), 실장 부재(260), 열 확산 비아(271), 열 확산 패드(273), 접지 비아(275)를 지지한다. 그리고 지지 부재(240)는 다수개의 접지층(241, 243, 245 및 247)들과 다수개의 지지층(242, 244, 246 및 248)들을 포함한다. 이 때 접지층(241, 243, 245 및 247)들과 지지층(242, 244, 246 및 248)들은 기판(230)의 하부면으로부터 교차하여 적층된다.
지지층(242, 244, 246 및 248)들은 순차적으로 적층된다. 이 때 지지층(242, 244, 246 및 248)들은 구성 물질에 따라 제 1 지지층(242, 246)들과 제 2 지지층(244, 248)들로 구분된다. 또한 제 1 지지층(242, 246)들과 제 2 지지층(244, 248)들은 교차하여 적층된다. 여기서, 제 1 지지층(242, 246)들이 FR-4로 이루어지고, 제 2 지지층(244, 248)들이 프리프레그(prepreg)로 이루어질 수 있다. 또는 제 1 지지층(242, 246)들이 프리프레그로 이루어지고, 제 2 지지층(244, 248)들이 FR-4로 이루어질 수 있다.
접지층(241, 243, 245 및 247)들은 레이더 모듈(220)에서 열을 분산시키고, 노이즈를 차폐시킨다. 이러한 접지층(241, 243, 245 및 247)들은 지지층(242, 244, 246 및 248)들의 사이에 적층된다. 여기서, 접지층(241, 243, 245 및 247)들 중 어느 하나가 기판(230)의 하부면에 배치될 수 있다. 그리고 접지층(241, 243, 245 및 247)들은 평면의 형상을 갖는다. 여기서, 각각의 접지층(241, 243, 245 및 247)은 도 4에 도시된 바와 같이 단일 평면의 형상을 가질 수 있다. 또한 접지층(241, 243, 245 및 247)들은 금속 물질로 이루어진다. 여기서, 금속 물질은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
접지 소자(250)는 레이더 모듈(220)에서 열을 분산시키고, 노이즈를 차폐시킨다. 이러한 접지 소자(250)는 지지 부재(240) 상에 배치된다. 여기서, 접지 소자(250)는 지지층(242, 244, 246 및 248)들의 상부면에 배치될 수 있다. 그리고 접지 소자(250)는 평면의 형상을 갖는다. 여기서, 접지 소자(250)는 도 4에 도시된 바와 같이 단일 평면의 형상을 가질 수 있다. 또한 접지 소자(250)는 금속 물질로 이루어진다. 여기서, 금속 물질은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실장 부재(260)는 접지 소자(250) 상에 배치된다. 이 때 실장 부재(260)는 지지층(242, 244, 246 및 248)들과 상이한 구성 물질을 갖는다. 여기서, 실장 부재(260)는 테프론(Teflon)으로 이루어질 수 있다.
이 때 홈(231)이 기판(230)의 상부에 형성될 수 있다. 이 때 홈(231)은 신호 발생 소자(281)에 대응하는 사이즈로 형성될 수 있다. 예를 들면, 홈(231)의 단면적은 신호 발생 소자(281)의 단면적을 초과하고, 홈(231의 높이는 신호 발생 소자(281)의 두께 이상일 수 있다. 이를 위해, 홈(231)은 실장 부재(260)를 관통하여, 형성될 수 있다. 또는 홈(231)은 실장 부재(260)와 더불어, 접지 소자(250)를 관통하여, 형성될 수 있다. 또는 홈(231)은 실장 부재(260) 및 접지 소자(250)와 더불어, 지지 부재(240)의 적어도 일부를 관통하여, 형성될 수 있다. 여기서, 홈(231)은 접지층(241, 243, 245 및 247)들과 지지층(242, 244, 246 및 248)들 중 적어도 어느 하나를 관통하여, 형성될 수 있다. 그리고 홈(231)은 접지 소자(250), 접지층(241, 243, 245 및 247)들 및 지지층(242, 244, 246 및 248)들 중 어느 하나를 노출시킬 수 있다. 여기서, 접지 소자(250), 접지층(241, 243, 245 및 247)들 및 지지층(242, 244, 246 및 248)들 중 어느 하나가 홈(231)의 내부면일 수 있다.
열 확산 비아(271)는 홈(231)의 내부면으로부터 기판(230)의 하부면으로 연장된다. 이 때 열 확산 비아(271)는 홈(231)의 내부면에서 노출될 수 있다. 그리고 열 확산 비아(271)는 지지 부재(240)를 관통할 수 있다. 또는 열 확산 비아(271)는 접지 소자(250)와 지지 부재(240)를 관통할 수 있다.
열 확산 패드(273)는 기판(230)의 하부면에 배치된다. 이 때 열 확산 패드(273)는 기판(230)의 하부면에서, 접지층(241, 243, 245 및 247)들 중 어느 하나로부터 이격되어 배치된다. 그리고 열 확산 패드(273)는 기판(230)의 하부면에서, 열 확산 비아(281)에 접촉한다.
접지 비아(275)는 기판(230)의 상부면으로부터 하부면으로 연장된다. 이 때 접지 비아(275)는 기판(230)의 상부면에서 노출될 수 있다. 그리고 접지 비아(285)는 실장 부재(260), 접지 소자(250) 및 지지 부재(240)를 관통할 수 있다. 여기서, 접지 비아(275)는 홈(231)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 또한 접지 비아(275)는 기판(230)의 하부면에서, 접지층(241, 243, 245 및 247)들 중 어느 하나와 접촉할 수 있다.
신호 발생 소자(281)는 신호를 생성한다. 이 때 신호 발생 소자(281)는 주변환경을 탐지하기 위한 신호를 생성한다. 여기서, 신호 발생 소자(281)는 수십 GHz 대역의 고주파 신호를 생성할 수 있다. 이러한 신호 발생 소자(281)는 기판(230)의 상부에 배치된다. 이 때 신호 발생 소자(281)는 기판(230)의 홈(231) 내에 삽입된다.
안테나 소자(283)는 신호를 방사한다. 이러한 안테나 소자(283)는 기판(230)의 상부면에 배치된다. 이 때 안테나 소자(283)는 실장 부재(260)의 상부면에 배치된다. 그리고 안테나 소자(283)는 신호 발생 소자(281)와 전기적으로 연결된다. 이를 통해, 안테나 소자(283)는 신호 발생 소자(281)로부터 신호를 수신하여, 공중에서 방사한다. 이 때 안테나 소자(283)는 기판(230)의 상부면에서 접지 비아(285)에 접촉할 수 있다. 또한 안테나 소자(283)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 도전성 물질은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
와이어(285)는 신호 발생 소자(281)와 안테나 소자(283)를 전기적으로 연결한다. 이 때 와이어(285)는 신호 발생 소자(281) 또는 안테나 소자(283) 중 어느 하나로부터 다른 하나로 연장된다. 그리고 와이어(285)는 신호 발생 소자(281)와 안테나 소자(283) 사이에서 신호를 전달한다. 또한 와이어(285)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 도전성 물질은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
열 방출 부재(290)는 신호 발생 소자(281)의 열을 외부로 방출한다. 이러한 열 방출 부재(290)는 기판(230)의 하부에 배치된다. 그리고 열 방출 부재(290)는 열 확산 비아(271)를 통해 신호 발생 소자(281)의 열을 수용하여, 외부로 방출한다. 이 때 열 방출 부재(290)는 열 확산 비아(271)와 접촉할 수 있다. 여기서, 열 방출 부재(290)는 열 확산 패드(273)에 접촉할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 레이더 모듈(220)에 휨(warpage)이 발생된다. 구체적으로, 레이더 모듈(220)의 제조 공정에서, 기판(230)에 휨이 발생된다. 즉 지지 부재(240) 상에 실장 부재(260)를 접합하기 위하여, 열 압착이 이루어진다. 그런데, 지지 부재(240)의 구성 물질과 실장 부재(260)의 구성 물질은 상이하다. 바꿔 말하면, 지지 부재(240)의 열 팽창 계수와 실장 부재(260)의 열 팽창 계수가 상이하다. 이로 인하여, 열과 압력이 인가됨에 따라, 지지 부재(240)와 실장 부재(260) 사이에서 휨이 발생된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈을 도시하는 단면도이다. 이 때 도 5는 도 2에서 A-A’을 따라 절단된 단면을 도시하고 있다. 그리고 도 6은 도 5에서 접지층을 도시하는 평면도이다. 또한 도 7은 도 5에서 접지 소자를 도시하는 평면도이고, 도 8은 도 5에서 접지 소자의 변형 예를 도시하는 평면도들이며, 도 9는 도 7 및 도 8에서 접지 소자의 등가 회로를 설명하기 위한 회로도이다. 게다가, 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈의 변형 예를 도시하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 레이더 모듈(320)은 기판(330), 신호 발생 소자(381), 안테나 소자(383), 와이어(385) 및 열 방출 부재(387)를 포함한다. 이 때 기판(330)에, 홈(331)이 형성되어 있다. 그리고 기판(330)은 지지 부재(340), 접지 소자(350), 실장 부재(360), 열 확산 비아(371), 열 확산 패드(373), 접지 비아(375)를 포함한다. 또한 지지 부재(340)는 다수개의 접지층(341, 343, 345 및 347)들과 다수개의 지지층(342, 344, 346 및 348)들을 포함한다. 이 때 접지층(341, 343, 345 및 347)들은 평면의 형상을 갖는다. 여기서, 각각의 접지층(341, 343, 345 및 347)은 도 6에 도시된 바와 같이 단일 평면의 형상을 가질 수 있다. 이러한 본 실시예의 기본적인 구성은 전술된 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시예의 접지 소자(350)는 셀(cell) 구조를 갖는다. 이 때 접지 소자(350)는 도 7에 도시된 바와 같은 셀 구조를 가질 수 있다. 이러한 접지 소자(350)는 다수개의 셀 소자(351)들과 다수개의 브리지(bridge) 소자(353)들을 포함한다.
셀 소자(351)들은 상호로부터 이격되어 배열된다. 이 때 셀 소자(351)들 사이에, 일정 간격(gap; g)의 이격 공간(gap)이 형성된다. 즉 셀 소자(351)들 사이의 이격 공간 만큼, 금속 물질이 존재하지 않는다. 그리고 셀 소자(351)들이 일정 간격(g)으로, 상호로부터 이격된다. 또한 셀 소자(351)들은 다각형의 형상을 갖는다. 여기서, 셀 소자(351)들은 육각형의 형상을 갖는다.
브리지 소자(353)들은 셀 소자(351)들을 연결한다. 이 때 브리지 소자(353)들은 셀 소자(351)들의 이격 공간에 배치된다. 즉 브리지 소자(353)들은 셀 소자(351)들 사이에서 연장된다. 여기서, 브리지 소자(353)들의 길이(length; l)는 브리지 소자(353)들의 연장 방향으로 결정되며, 셀 소자(351)들의 간격(g)에 상응할 수 있다. 그리고 브리지 소자(353)들의 폭(width; w)은 브리지 소자(353)들의 연장 방향에 수직한 방향으로 결정될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 접지 소자(350)의 셀 소자(351)가 육각형의 형상을 갖는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 셀 소자(351)는 육각형의 형상을 갖지 않더라도, 본 발명의 구현이 가능하다. 다시 말해, 셀 소자(351)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 셀 소자(351)는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 사각형의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 셀 소자(351)는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 삼각형의 형상을 가질 수도 있다.
이 때 접지 소자(350)와 접지층(341, 343, 345 및 347)들 사이에서, 인덕턴스(inductance) 성분과 커패시턴스(capacitance) 성분이 형성된다. 여기서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분은, 도 9에 도시된 바와 같이 등가 회로 상에서 상호 병렬로 연결되는 다수개의 LC 공진 회로들로 나타낼 수 있다. 이를 통해, 브리지 소자(353)들이 미리 설정된 주파수 대역에서 셀 소자(351)들을 상호로부터 격리시킨다. 여기서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분에 따라, 미리 설정된 주파수 대역이 결정된다.
이를 위해, 접지 소자(350)를 위한 변수가 정의된다. 여기서, 변수는 셀 소자(351)들의 사이즈(b), 셀 소자(351)들의 간격(g), 브리지 소자(353)들의 길이(l)와 폭(w) 및 셀 소자(351)들의 사이즈(a)와 브리지 소자(353)의 길이(l)의 합(a)을 포함한다. 그리고 변수에 대응하여, 하기 <수학식 1>과 같이 제 1 인덕턴스(Lp) 성분, 1 커패시턴스(Cp) 성분, 제 2 인덕턴스(Lbridge) 성분 및 제 2 커패시턴스(Cgap) 성분이 결정될 수 있다. 이에 따라, 접지 소자(350)에 대응하여, 하기 <수학식 2>와 같이 미리 설정된 주파수 대역이 결정될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, d는 접지 소자(350)와 접지층(341, 343, 345 및 347)들의 이격 거리를 나타내고, μ0는 진공의 투자율(magnetic permeability)을 나타내고, ε0는 진공의 유전율(permitivity)을 나타내며, εr는 접지 소자(350)와 접지층(341, 343, 345 및 347)들 사이에서 지지층(342, 344, 346 및 348)들의 유전율을 나타낸다. 그리고 flow는 미리 설정된 주파수 대역의 최저 주파수를 나타내고, fhigh는 미리 설정된 주파수 대역의 최고 주파수를 나타낸다.
한편, 본 실시예에서 접지 부재(340)의 접지층(341, 343, 345 및 347)들이 평면의 형상을 갖는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 접지층(341, 343, 345 및 347)들이 평면의 형상을 갖지 않더라도, 본 발명의 구현이 가능하다.
예를 들면, 접지층(341, 343, 345 및 347)들 중 적어도 어느 하나는 도 10에 도시된 바와 같이 접지 소자(350)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 이 때 접지층(341, 343, 345 및 347)들 중 적어도 어느 하나는 도 7이나 도 8의 (a) 또는 (b)에 도시된 바와 같이 셀 구조를 가질 수 있다. 그리고 접지층(341, 343, 345 및 347)들 중 나머지는 평면의 형상을 가질 수 있다. 여기서, 접지층(341, 343, 345 및 347)들 중 나머지는 도 6에 도시된 바와 같이 단일 평면의 형상을 가질 수 있다. 이 때 접지층(341, 343, 345 및 347)들 중 적어도 어느 하나는, 나머지의 상부에 배치될 수 있으며, 하부에 배치될 수도 있다. 이를 통해, 본 실시예의 접지층(341, 343, 345 및 347)들 사이에서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분이 형성된다. 여기서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분은, 도 9에 도시된 바와 같이 등가 회로 상에서 상호 병렬로 연결되는 다수개의 LC 공진 회로들로 나타낼 수 있다.
본 실시예에 따르면, 레이더 모듈(320)에서 휨이 방지된다. 구체적으로, 레이더 모듈(320)의 제조 공정에서, 기판(330)에 휨이 발생되지 않는다. 즉 접지 소자(350)에서 셀 소자(351)들 사이의 이격 공간 만큼, 금속 물질이 제거된다. 선택적으로, 접지층(341, 343, 345 및 347)들 중 적어도 어느 하나에서도 금속 물질이 제거될 수 있다. 이로 인하여, 지지 부재(340)의 열 팽창 계수와 실장 부재(360)의 열 팽창 계수의 차이가 최소화된다. 이에 따라, 지지 부재(340)와 실장 부재(360)에 열 압착이 이루어지더라도, 지지 부재(340)와 실장 부재(360) 사이에서 휨에서 휨이 발생되지 않는다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 모듈의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 이 때 도 11의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈의 방사 패턴을 나타내고, 도 11의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈의 방사 패턴을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)의 방사 패턴과 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)의 방사 패턴은, 각각의 주엽(main lobe)과 부엽(side lobe)으로 나타난다. 여기서, 주엽은, 신호가 집중하여 방사되는 영역을 의미한다. 그리고 부엽은 주엽 이외의 영역으로, 신호가 미세하게 방사되는 영역을 의미한다. 또한 부엽은 간섭 영역으로 간주된다.
이 때 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)은, 기판(230)에 휨이 발생된다. 이로 인하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)은 도 11의 (a)와 같은 방사 패턴을 나타낸다. 한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)은, 기판(230)에 휨이 발생되지 않는다. 이로 인하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)은 도 11의 (b)에 도시된 바와 같은 방사 패턴을 나타낸다.
즉 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)의 주엽 폭과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)의 주엽 폭이 더 넓다. 이는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)에서 보다 넓은 영역으로 신호가 집중됨을 의미한다. 한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)의 부엽 폭과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)의 부엽 폭이 더 좁다. 이는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)에서 간섭이 보다 억제됨을 의미한다. 다시 말해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 모듈(220)과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 모듈(320)이 보다 향상된 성능을 갖는다.
본 발명에 따르면, 신호 발생 소자(281, 381)가 기판(230, 330)의 상부에 배치됨에 따라, 신호 발생 소자(281, 381)가 안테나 소자(283, 383)에 직접적으로 신호를 전달할 수 있다. 이로 인하여, 레이더 모듈(120, 220 및 320)에서 도파관과 같은 구성이 불필요하기 때문에, 레이더 모듈(120, 220 및 320)이 하나의 기판(230, 330)으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 레이더 모듈(120, 220 및 320)의 제조 공정이 간소화될 수 있다. 나아가, 레이더 장치(100)의 제조 공정이 간소화될 수 있다. 뿐만 아니라, 레이더 장치(100)의 소형화 및 박형화의 구현이 가능하다. 아울러, 레이더 장치(100)의 내구성이 향상되어, 레이더 장치(100)의 성능이 향상될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 레이더 장치 110: 하우징
120, 220, 230: 레이더 모듈 230, 330: 기판
240, 340: 지지 부재 250, 350: 접지 소자
351: 셀 소자 353: 브리지 소자
260, 360: 실장 부재 281, 381: 신호 발생 소자
283, 383: 안테나 소자

Claims (13)

  1. 지지 부재, 상기 지지 부재 상에 배치되는 접지 소자 및 상기 접지 소자 상에 배치되는 실장 부재를 포함하는 기판과,
    상기 실장 부재 상에 배치되는 안테나 소자를 포함하며,
    상기 접지 소자는,
    상호로부터 이격되어 배열되는 셀 소자들과,
    상기 셀 소자들을 연결하는 브리지 소자들을 포함하는 레이더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 소자들은,
    다각형의 형상을 갖는 레이더 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 셀 소자들은,
    육각형, 사각형 또는 삼각형 중 어느 하나의 형상을 갖는 레이더 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 부재는,
    다수개의 지지층들과 다수개의 접지층들을 포함하며,
    상기 지지층들과 접지층들이 상기 기판의 하부면으로부터 교차하여 적층되는 레이더 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 접지층들 중 적어도 어느 하나는,
    평면의 형상을 갖는 레이더 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접지 소자와 상기 접지층들 중 적어도 어느 하나 사이에서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분이 형성되는 레이더 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 접지층들 중 적어도 다른 하나는,
    상기 접지 소자와 동일한 레이더 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접지층들 사이에서, 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분이 형성되는 레이더 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상부에 삽입되고, 상기 안테나 소자와 전기적으로 연결되는 신호 발생 소자를 더 포함하는 레이더 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기판은,
    상부에 상기 신호 발생 소자를 수용하기 위한 홈이 형성된 레이더 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 발생 소자와 상기 안테나 소자를 연결하는 와이어를 더 포함하는 레이더 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 실장 부재는,
    테프론을 포함하는 레이더 장치.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 지지층들은,
    FR-4와 프리프레그를 포함하는 레이더 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018135726A1 (ko) * 2017-01-20 2018-07-26 주식회사 인비지블 자동차용 레이더의 전자기파 투과 부재
US11067554B2 (en) 2018-01-10 2021-07-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Gas sensor package and sensing apparatus including the same

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