KR20180075043A - 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 레이더 모듈은, 송신 신호를 송신하는 송신 안테나 소자; 상기 송신 신호의 반사에 따른 수신 신호를 수신하는 수신 안테나 소자; 및 상기 송신 안테나 소자와 연결되는 복수의 송신 채널과, 상기 수신 안테나 소자와 연결되는 복수의 수신 채널을 포함하며, 상기 송신 신호 및 수신 신호를 처리하는 통신 소자;를 포함하고, 상기 송신 안테나 소자는, 상기 복수의 송신 채널과 각각 연결되며, 단일 채널로 구성되는 복수의 송신 안테나 어레이를 포함하고, 상기 수신 안테나 소자는, 상기 복수의 수신 채널에 대응하는 복수의 채널로 구성된 수신 안테나 어레이를 포함한다.
Description
본 발명은 차량용 레이더 장치에 관한 것으로, 특히 근거리 및 장거리 레이더 모듈을 포함하는 차량용 레이더 장치에 관한 것이다.
레이더 장치가 다양한 기술분야에 적용되고 있고, 최근에는 차량에 탑재되어 차량의 이동성을 향상시키고 있다. 이러한 레이더 장치는 전자기파를 이용하여, 차량의 주변환경에 대한 정보를 탐지한다. 그리고, 해당 정보가 차량의 이동에 이용됨에 따라 차량 이동성의 효율이 향상될 수 있다. 이를 위해, 레이더 장치는 안테나를 구비하여 전자기파를 송수신한다.
한편, 차량용 레이더는 장거리용 레이더 장치(LRR; long range radar)와 근거리용 레이더 장치(SRR; short range radar)로 분류될 수 있으며, 장거리용 레이더 장치의 경우 77GHz 대역의 주파수를 주로 사용하고, 근거리용 레이더 장치의 경우 24GHz 대역을 주로 사용하고 있다.
장거리용 레이더 장치와 근거리용 레이더 장치를 모두 포함하는 차량용 레이더가 동시에 장거리와 근거리에 배치되는 물체를 탐지하기 위한 FOV(field of view)와 탐지거리를 확보하기 위해, 최적의 안테나 채널 간의 간격 배치 및 안테나 이득 확보가 필요하다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 하나의 통신 소자에 공통 연결된 송신 안테나 소자와 수신 안테나 소자를 포함하는 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 통신 소자의 서로 다른 송신 채널에 각각 연결된 송신 안테나의 조합을 통해 하나의 송신 안테나 소자를 이용하여 장거리, 중거리 및 근거리 범위 내에서 물체를 감지할 수 있는 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 통신 소자의 서로 다른 송신 채널에 각각 연결된 송신 안테나에 공급되는 전력 및 위상을 선택적으로 변경하여 하나의 송신 안테나 소자를 이용하여 장거리, 중거리 및 근거리 범위 내에서 물체를 감지할 수 있는 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치를 제공한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 레이더 모듈은, 송신 신호를 송신하는 송신 안테나 소자; 상기 송신 신호의 반사에 따른 수신 신호를 수신하는 수신 안테나 소자; 및 상기 송신 안테나 소자와 연결되는 복수의 송신 채널과, 상기 수신 안테나 소자와 연결되는 복수의 수신 채널을 포함하며, 상기 송신 신호 및 수신 신호를 처리하는 통신 소자;를 포함하고, 상기 송신 안테나 소자는, 상기 복수의 송신 채널과 각각 연결되며, 단일 채널로 구성되는 복수의 송신 안테나 어레이를 포함하고, 상기 수신 안테나 소자는, 상기 복수의 수신 채널에 대응하는 복수의 채널로 구성된 수신 안테나 어레이를 포함한다.
또한, 상기 복수의 송신 안테나 어레이는, 제1 송신 채널과 연결되는 제 1 송신 안테나 어레이와, 제 2 송신 채널과 연결되는 제 2 송신 안테나 어레이와, 제 3 송신 채널과 연결되는 제 3 송신 안테나 어레이를 포함한다.
또한, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 각각은, 단위 어레이를 포함하지 않는 단일 어레이로 구성된다.
또한, 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이는, 근거리용 송신 안테나 어레이이고, 상기 제 2 송신 안테나 어레이는, 중거리용 송신 안테나 어레이이다.
또한, 상기 제 2 송신 안테나 어레이는, 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이 사이에 배치되며, 상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 2 송신 안테나 어레이 사이의 간격은, 상기 제 2 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격과 동일하다.
또한, 상기 통신 소자는, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이의 배열을 가상 배열 안테나 어레이로 변환하고, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격을 이용하여 가상 수신 채널을 형성한다.
또한, 상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격은, 상기 수신 안테나 어레이가 가지는 복수의 채널의 총 크기보다 크거나 동일하다.
또한, 상기 통신 소자는, 제 1 동작 모드에서, 상기 제 2 송신 채널에 연결된 상기 제 2 송신 안테나 어레이에만 신호를 공급하고, 제 2 동작 모드에서, 상기 제 1 및 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이에 신호를 공급하며, 제 3 동작 모드에서, 상기 제 1 내지 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 모두 신호를 공급한다.
또한, 상기 제 1 내지 3 동작 모드는, 차량의 속도 정보 및 위치 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 토대로 결정된다.
또한, 상기 송신 안테나 소자는, 상기 제 1 동작 모드에서, 중거리 범위 내의 물체를 탐지하기 위한 방사 패턴을 발생하고, 상기 제 2 동작 모드에서, 근거리 범위 내의 물체를 탐지하기 위한 방사 패턴을 발생하며, 상기 제 3 동작 모드에서, 장거리 범위 내의 물체를 탐지하기 위한 방사 패턴을 발생한다.
또한, 상기 통신 소자는, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 각각 공급되는 위상 및 전력을 변경하여, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이를 통해 송신되는 방사 패턴을 변경한다.
한편, 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치는 케이스; 및 상기 케이스 내에 수용되고, 레이더 모듈을 실장하는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 레이더 모듈은, 송신 신호를 송신하는 송신 안테나 소자와, 상기 송신 신호의 반사에 따른 수신 신호를 수신하는 수신 안테나 소자와, 상기 송신 안테나 소자와 연결되는 복수의 송신 채널과, 상기 수신 안테나 소자와 연결되는 복수의 수신 채널을 포함하며, 상기 송신 신호 및 수신 신호를 처리하는 통신 소자;를 포함하고, 상기 송신 안테나 소자는, 상기 복수의 송신 채널과 각각 연결되며, 단일 채널로 구성되는 복수의 송신 안테나 어레이를 포함하고, 상기 수신 안테나 소자는, 상기 복수의 수신 채널에 대응하는 복수의 채널로 구성된 수신 안테나 어레이를 포함한다.
또한, 상기 복수의 송신 안테나 어레이는, 제1 송신 채널과 연결되는 제 1 송신 안테나 어레이와, 제 2 송신 채널과 연결되는 제 2 송신 안테나 어레이와, 제 3 송신 채널과 연결되는 제 3 송신 안테나 어레이를 포함하며, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 각각은, 단위 어레이를 포함하지 않는 단일 어레이로 구성된다.
또한, 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이는, 근거리용 송신 안테나 어레이이고, 상기 제 2 송신 안테나 어레이는, 중거리용 송신 안테나 어레이이다.
또한, 상기 제 2 송신 안테나 어레이는, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이 사이에 배치되며, 상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 2 송신 안테나 어레이 사이의 간격은, 상기 제 2 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격과 동일하다.
또한, 상기 통신 소자는, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이의 배열을 가상 배열 안테나 어레이로 변환하고, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격을 이용하여 가상 수신 채널을 형성한다.
또한, 상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격은, 상기 수신 안테나 어레이가 가지는 복수의 채널의 총 크기보다 크거나 동일하다.
또한, 상기 통신 소자는, 제 1 동작 모드에서, 상기 제 2 송신 채널에 연결된 상기 제 2 송신 안테나 어레이에만 신호를 공급하고, 제 2 동작 모드에서, 상기 제 1 및 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이에 신호를 공급하며, 제 3 동작 모드에서, 상기 제 1 내지 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 모두 신호를 공급하며, 상기 제 1 내지 3 동작 모드는, 차량의 속도 정보 및 위치 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 토대로 결정된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치는 차량의 전방, 후방, 측후방 중 적어도 한 곳에 장착되는 차량용 레이더 장치에 있어서, 케이스; 및 상기 케이스에 수용되고, 레이더 모듈을 포함하는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 레이더 모듈은, 통신 소자의 복수의 송신 채널에 각각 연결되며, 단일 채널 및 단일 어레이로 구성된 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이를 포함하고, 상기 제 2 송신 안테나 어레이에 연결된 송신 채널에만 신호를 공급하는 제 1 동작 모드와, 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이에 연결된 송신 채널에만 신호를 공급하는 제 2 동작 모드와, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 연결된 모든 송신 채널에 신호를 공급하는 제 3 동작 모드에 기초하여 탐지 범위를 제어한다.
또한, 상기 제 2 송신 안테나 어레이는, 중거리용 송신 안테나 어레이이고, 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이는, 근거리용 송신 안테나 어레이이다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 기존에 분리되어 있는 송신용 통신 소자와 수신용 통신 소자를 하나의 통신 소자로 통합함에 따라 레이더 장치의 부피를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 가격을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 도로 주행 상황에 따른 최적화된 레이더 안테나 빔 패턴을 구현함으로써, 사각지대 개선 및 목표 탐지 향상에 따른 교통사고 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 기존에 장거리용 안테나, 근거리용 안테나 및 중거리용 안테나로 분리되어 있던 레이더 모듈을 하나의 통합형으로 구현함으로써, 레이더 모듈의 사이즈를 축소시킬 수 있으며, 이에 따른 차량 디자인의 자유도 및 비용 절감의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 모듈의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 상기 레이더 모듈이 배치된 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 안테나 어레이를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 송신 안테나 어레이를 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 안테나 어레이를 도시하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 의한 제 1 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에 의한 제 1 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 의한 제 2 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 10에 의한 제 2 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 의한 제 3 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13에 의한 제 3 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치를 차량의 측후방에 장착한 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 모듈의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 상기 레이더 모듈이 배치된 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 안테나 어레이를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 송신 안테나 어레이를 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 안테나 어레이를 도시하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 의한 제 1 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에 의한 제 1 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 의한 제 2 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 10에 의한 제 2 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 의한 제 3 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13에 의한 제 3 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치를 차량의 측후방에 장착한 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량 등을 모두 포함하는 개념일 수 있다.
이하의 설명에서 차량의 좌측은 차량의 주행 방향의 좌측을 의미하고, 차량의 우측은 차량의 주행 방향의 우측을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 레이더 장치(100)는 케이스(110), 커넥터(120), 보조 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB, 130), 브라켓(bracket; 140), 인쇄회로기판(150), 차폐부(160), 레이돔(170) 및 방수링(waterproof ring; 180)을 포함한다.
케이스(110)는 커넥터(120), 보조 인쇄회로기판(130), 브라켓(140), 인쇄회로기판(150) 및 차폐부(160)를 수용할 수 있다.
커넥터(120)는 차량용 레이더 장치(100)와 외부 장치 간 신호를 송수신할 수 있다. 예컨대, 커넥터(120)는 캔(controller area network; CAN) 커넥터일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
보조 인쇄회로기판(130)은 전원 및 신호 처리를 위한 회로가 실장될 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
브라켓(140)은 보조 인쇄회로기판(130)의 신호 처리 과정 중에 발생하는 노이즈(noise)를 차단할 수 있다.
인쇄회로기판(150)은 복수의 안테나 어레이 및 상기 복수의 안테나 어레이와 연결되는 IC(integrated circuit) 칩이 실장될 수 있다. 상기 복수의 안테나 어레이는 일렬로 배열된 복수의 광각 안테나를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 상기 IC 칩은 밀리미터파 RFIC(radio frequency IC) 일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
상기 IC 칩은 송신용 안테나 및 수신용 안테나와 공통 연결되며, 그에 따라 송신 신호 및 수신 신호를 모두 처리하는 통합된 통신 소자이다.
또한, 상기 복수의 안테나 어레이는, 송신 안테나 소자와 수신 안테나 소자를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 송신 안테나 소자는, 상기 통신 소자의 서로 다른 송신 채널에 각각 연결되는 단일 채널로 구성된 복수의 송신 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 즉, 상기 송신 안테나 어레이는, 통신 소자의 제 1 송신 채널에 연결된 제 1 안테나 어레이와, 상기 통신 소자의 제 2 송신 채널에 연결된 제 2 안테나 어레이와, 상기 통신 소자의 제 3 송신 채널에 연결된 제 3 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수신 안테나 소자는, 상기 통신 소자의 서로 다른 수신 채널에 각각 연결되는 복수의 수신 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 보조 인쇄회로기판(130)은 상기 복수의 안테나 어레이 및 상기 복수의 안테나 어레이와 연결되는 IC 칩이 실장될 수 있다. 보조 인쇄회로기판(130)과 인쇄회로기판(150)은 브라켓(140)을 사이에 두고 이격되어 배치될 수 있다.
차폐부(160)는 인쇄회로기판(150)의 상기 IC 칩으로부터 발생하는 RF 신호를 차폐할 수 있다. 이를 위해, 차폐부(160)는 인쇄회로기판(150)의 상기 IC 칩과 대응하는 영역에 형성될 수 있다.
레이돔(170)은 인쇄회로기판(150)을 보호하기 위해 인쇄회로기판(150)을 수용할 수 있고, 레이돔(170)은 케이스(110)와 체결될 수 있다. 레이돔(170)은 전파의 감쇠가 적은 물질로 이루어질 수 있고, 전기절연체일 수 있다.
방수링(180)은 레이돔(170)과 케이스(110) 사이에 배치되어 차량용 레이더 장치(100)의 침수를 방지할 수 있다. 예컨대, 방수링(180)은 탄성 소재로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 모듈의 내부 구성을 도시하는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 상기 레이더 모듈이 배치된 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 인쇄회로기판(150)은 복수의 안테나 어레이와 통신 소자(430)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 안테나 어레이는 인쇄회로기판(150)상에 송신 안테나 소자(410)와 수신 안테나 소자(420)를 포함할 수 있다.
송신 안테나 소자(410)는 방사체(추후 설명)를 포함할 수 있고, 방사체는 송신 안테나 소자(410)에서 신호를 방사한다. 즉, 방사체는 송신 안테나 소자(410)의 방사 패턴(radiation pattern)을 형성한다. 여기서, 방사체는 급전선로를 따라 배열되고, 방사체는 도전성 물질로 이루어진다. 방사체는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 송신 안테나 소자(410)는 복수의 송신 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 복수의 송신 안테나 어레이는 상기 통신 소자(430)의 서로 다른 송신 채널에 각각 연결되며, 상기 통신 소자(430)를 통해 공급되는 신호에 따라 선택적으로 상기 방사 패턴을 형성한다.
수신 안테나 소자(420)는 복수의 수신 안테나 어레이를 포함할 수 있고, 방사체를 포함할 수 있다. 방사체는 수신 안테나 소자(420)의 방사 패턴을 형성한다. 여기서, 방사체는 급전선로를 따라 배열되고, 도전성 물질로 이루어진다. 또한, 방사체는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
통신 소자(430)는 상기 복수의 안테나 어레이와 연결된다. 통신 소자(430)는 예컨대, 밀리미터파 RFIC를 포함할 수 있다. 통신 소자(430)는 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성하여 송신 안테나 소자(410)로 출력하고, 수신 안테나 소자(420)로부터 신호를 수신하고 수신 신호로부터 데이터를 생성한다.
레이더 모듈(100)을 구동시킬 수 있다.
제어부(440)는 차량 주행 중 레이더 모듈(100)을 구동시킬 수 있다. 제어부(440)는 레이더 모듈(100)을 제어하여, 현재 위치의 주변 영역에서 물체의 감지 여부를 판단한다. 제어부(440)는 송신 데이터 및 수신 데이터를 처리한다. 제어부(440)는 상기 통신 소자(430)를 제어하여 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성할 수 있다. 제어부(440)는 상기 통신 소자(430)를 제어하여, 수신 신호로부터 수신 데이터를 생성할 수 있다. 제어부(440)는 송신 데이터와 수신 데이터를 동기화할 수 있다. 제어부(440)는 수신 데이터로 CFAR 연산, 트래킹 연산, 타겟 선택 연산 등을 수행하여, 타겟에 대한 각도 정보, 속도 정보 및 거리 정보를 추출할 수 있다.
레이돔(170)은 인쇄회로기판(150)에 대향하게 배치되는 덮개부(171)와, 케이스(110)와 체결되는 테두리부(173)를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(150)은 레이돔(170)의 덮개부(171)와 테두리부(173)의 높이 차이로 형성되는 공간에 배치될 수 있다.
레이돔(170)은 상기 복수의 안테나 어레이가 순차로 배치되는 방향을 Y축 방향으로 정의할 수 있고, 상기 복수의 안테나 어레이가 순차로 배치되는 방향과 수직방향을 Y축 방향으로 정의할 수 있고, 상기 복수의 안테나 어레이와 수직방향을 Z축 방향으로 정의할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 안테나 어레이를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 통신 소자(430)는 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)와 공통 연결된다.
통신 소자(430)는 상기 송신 안테나 소자(410)와 연결되는 복수의 송신 채널을 가지고, 또한 상기 수신 안테나 소자(420)와 연결되는 복수의 수신 채널을 가진다.
바람직하게, 상기 통신 소자(430)는 제 1 송신 채널(CH1), 제 2 송신 채널(CH2), 제 3 송신 채널(CH3)을 포함할 수 있다. 또한, 통신 소자(430)는 제 1 수신 채널(CH1), 제 2 수신 채널(CH2), 제 3 수신 채널(CH3) 및 제 4 수신 채널(CH4)을 포함할 수 있다.
송신 안테나 소자(410)는 상기 제 1 송신 채널(CH1)과 연결되는 제 1 송신 안테나 어레이(411), 상기 제 2 송신 채널(CH2)과 연결되는 제 2 송신 안테나 어레이(412) 및 상기 제 3 송신 채널(CH3)과 연결되는 제 3 송신 안테나 어레이(413)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 수신 안테나 소자(420)는 상기 제 1 수신 채널(CH1)과 연결되는 제 1 수신 안테나 어레이(421), 상기 제 2 수신 채널(CH2)과 연결되는 제 2 수신 안테나 어레이(422), 상기 제 3 수신 채널(CH3)과 연결되는 제 3 수신 안테나 어레이(423), 및 상기 제 4 수신 채널(CH4)과 연결되는 제 4 수신 안테나 어레이(424)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 제 1 실시 예에서 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이(411, 412, 413)는 서로 다른 구조를 가지는 단일 채널 및 단일 어레이로 구성된 안테나일 수 있다. 그리고, 본 발명의 제 2 실시 예에서 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이(411, 412, 413)는 서로 동일한 구조를 가지는 단일 채널 및 단일 어레이로 구성된 안테나일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제 1 실시 예에서의 송신 안테나 소자(410)는 상기 각각의 송신 채널(CH1, CH2, CH3)에 연결된 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이(411, 412, 413)의 조합을 통해 서로 다른 방사 패턴을 형성한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시 예에서의 송신 안테나 소자(410)는 상기 각각의 송신 채널(CH1, CH2, CH3)에 연결된 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이(411, 412, 413)에 공급되는 위상 및 전력을 선택적으로 변경하여 서로 다른 방사 패턴을 형성한다.
수신 안테나 소자(420)는 상기와 같이 제 1 내지 4 수신 안테나 어레이(421, 422, 423, 424)를 포함하여, 그에 따라 상기 송신 안테나 소자(410)를 통해 송신된 송신 신호에 대한 수신 신호를 수신할 수 있다.
한편, 통신 소자(430)는 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 통신 소자(430)는 각각의 송신 채널을 통해 상기 송신 안테나 소자(410)로 송신 신호를 출력할 수 있다. 이를 위해, 상기 통신 소자(430)는 발진부(미도시)를 구비할 수 있고, 예컨대 상기 발진부는 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator; VCO) 및 발진기(oscillator)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신 소자(430)는 수신 안테나 소자(420)로부터 수신 신호를 수신할 수 있다. 상기 통신 소자(430)는 상기 수신 신호로부터 수신 데이터를 생성할 수 있다. 이를 위해, 상기 통신 소자(430)는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA; 도시되지 않음) 및 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC; 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 상기 저잡음 증폭기는 수신 신호를 저잡음 증폭할 수 있고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 수신 신호를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하여 수신 데이터를 생성할 수 있다.
즉, 상기 송신 안테나 소자(410)는 송신 신호를 공중으로 송신하고, 상기 수신 안테나 소자(420)는 공중으로부터 수신 신호를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 송신 신호는 레이더 모듈(10)에서 송출되는 무선 신호를 나타낸다. 그리고 수신 신호는 상기 송신 신호가 타겟(TARGET)에 의해 반사됨에 따라 상기 레이더 모듈(100)로 유입되는 무선 신호를 나타낸다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에서, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)는 근거리용 송신 안테나 어레이이고, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)는 중거리용 송신 안테나 어레이이며, 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413)는 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 같이 근거리용 송신 안테나 어레이일 수 있다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)를 구성하는 중거리용 송신 안테나 어레이는, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)를 구성하는 근거리용 송신 안테나 어레이보다 작은 사이즈로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411), 제 2 송신 안테나 어레이(412) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)는 각각 상기 통신 소자(430)의 서로 다른 송신 채널에 연결되기 위해, 단일 채널로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411), 제 2 송신 안테나 어레이(412) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413) 각각은 단일 어레이로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 송신 안테나 어레이를 도시하는 평면도이다.
제 1 송신 안테나 어레이(411)는 근거리용 송신 안테나이며, 급전선로(4111), 분배부(5112), 복수의 방사체를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 어레이 중 분배부(4112)와 가장 인접한 방사체(4113)는 급전선로(4111)와 이격되어 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 방사체는(4113)은 방사량을 줄이기 위해 갭 커플드(gap coupled) 패치 안테나로 구현될 수 있다.
분배부(4112)는 상기 통신 소자(430)와 상기 급전 선로(4111) 사이에 배치되고, 그에 따라 상기 급전 선로(4111)에 신호를 공급할 수 있다.
상기 어레이 중 분배부(4112)와 가장 이격되어 배치되는 방사체(4117)의 패치는 전파의 사이드 로브(side lobe)를 줄이기 위해 복수의 방사체들의 패치 중 크기가 가장 클 수 있다.
실시예에서, 상기 어레이의 길이(h4)는 29mm 이상 31mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 29.7mm일 수 있고, 상기 어레이의 제1방사체(4113)와 제2방사체(4114)의 간격(h5)은 제3방사체(4115)와 제4방사체(4116)의 간격(h6)보다 좁을 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
복수의 방사체들은 급전 선로(4111)에 분산되어 배치된다. 상기 복수의 방사체들은 급전 선로(4111)를 따라 배열된다. 이를 통해, 상기 급전 선로(4111)로부터 상기 방사체들로 신호가 공급된다. 상기 복수의 방사체들은 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 복수의 방사체들은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 안테나 어레이를 도시하는 평면도이다. 상기 수신 안테나 소자(420)는 복수의 채널로 구성되고, 그에 따라 복수의 어레이를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 복수의 채널은 4개의 채널을 포함할 수 있고, 예컨대, 제 1 수신 채널(CH1), 제 2 수신 채널(CH2), 제 3 수신 채널(CH3) 및 제 4 수신 채널(CH4)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 채널 각각(제1 수신 안테나 어레이, 제 2 수신 안테나 어레이, 제 3 수신 안테나 어레이 및 제 4 수신 안테나 어레이)는 각각 4개의 단위 어레이를 포함할 수 있고, 예컨대 제1 단위 어레이(a1), 제2 단위 어레이(a2), 제3 단위 어레이(a3) 및 제4 단위 어레이(a4)일 수 있다.
상기 각각의 수신 안테나 어레이는 복수의 급전선로, 분배부, 복수의 방사체를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 단위 어레이(a1)는 급전선로(4211), 분배부(4212), 복수의 방사체를 포함할 수 있다.
급전선로(4211)는 상기 복수의 방사체에 신호를 공급하기 위해 분배부(4212)로부터 연장되어 배치될 수 있다. 급전선로(4211)는 일 방향으로 연장되고 타 방향으로 상호 나란하게 배열된다. 급전선로(4211)는 상호로부터 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 급전 선로(4211)의 일 단부로부터 타 단부로 신호가 전달될 수 있다.
분배부(4212)는 통신 소자(430)와 급전선로(4211) 사이에 배치되고, 급전선로(4211)에 신호를 공급할 수 있다. 분배부(4212)는 복수의 급전선로에 신호를 분배할 수 있다.
복수의 방사체들은 상기 수신 안테나 소자(420)에서 신호를 수신한다. 바람직하게, 상기 복수의 방사체들은, 상기 복수의 수신 안테나 어레이 중 상기 통신 소자(430)로부터 신호를 공급받은 수신 안테나 어레이로부터의 신호를 수신한다. 상기 복수의 방사체들은 수신 안테나 소자(420)의 방사 패턴(radiation pattern)을 형성한다. 상기 복수의 방사체들은 급전선로(4211)에 분산되어 배치된다. 상기 복수의 방사체들은 급전선로(4211)들을 따라 배열된다. 상기 복수의 방사체들은 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 복수의 방사체들은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서, 복수의 어레이 중 가장 자리에 배치되는 단위 어레이(a1)의 방사체(4213)는 중간에 배치되는 단위 어레이(a2)의 방사체(4215)보다 분배부(4212)와 이격될 수 있다. 즉, 복수의 단위 어레이의 위상을 동일하게 조정하기 위해 복수의 어레이 중 가장 자리에 배치되는 단위 어레이(a1)의 방사체(4213)를 중간에 배치되는 단위 어레이(a2)의 방사체(4215)보다 분배부(4212)와 이격되게 배치할 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 어레이 중 분배부(4212)와 가장 인접한 방사체들(4213, 4215)은 급전선로(4211)와 이격되어 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 방사체들(4213, 4215)은 방사량을 줄이기 위해 갭 커플드(gap coupled) 패치 안테나로 구현될 수 있다.
상기 복수의 단위 어레이 중 분배부(4212)와 가장 이격되어 배치되는 방사체(4214)의 패치는 전파의 사이드 로브(side lobe)를 줄이기 위해 복수의 방사체들의 패치 중 크기가 가장 클 수 있다.
실시예에서, 수신 안테나 소자(420)는 4개의 채널들을 포함하고, 상기 채널들 간의 간격은 2λ보다 작을 수 있다.
실시예에서, 제1 단위 어레이(a1)의 길이(h7)는 40mm 이상 42mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 41.6mm일 수 있고, 제2 단위 어레이(a2)의 제1방사체(4215)와 제2방사체(4216)의 간격(h9)은 제3방사체(4217)와 제4방사체(4218)의 간격(h8)보다 좁을 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
실시예에서, 제1채널과 제2채널의 간격(W2)은 7.0mm 이상 8.0mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 7.5mm일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서의 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)는 가상 배열 안테나로 구성된다. 이를 위해, 통신 소자(430)는 상기 송신 안테나 소자(410)와 수신 안테나 소자(420)의 안테나 배열을 가상 배열 안테나로 변환하여, 실제의 상기 무선 신호를 송수신하는 안테나 소자들 사이의 각 간격을 이용한 알고리즘을 적용하는 변환 과정을 통해 가상으로 송신을 위한 안테나 수 또는 수신을 위한 안테나 수를 변경시킴으로써, 수신 해상도 및 물체 탐지 수를 증가시킬 수 있도록 한다.
다시 말해서, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)에서 송신한 송신 신호에 대한 상기 수신 안테나 소자(420)의 4개의 채널에서 각각 수신하는 수신 신호의 위상 및 파워의 크기는, 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413)에서 송신한 송신 신호에 대한 상기 수신 안테나 소자(420)의 4개의 채널에서 각각 수신하는 수신 신호의 위상 및 파워와 다르게 나타난다. 이에 따라, 물리적으로 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413) 사이의 거리 차이를 이용하여 상기 각각의 위상 및 파워의 차이를 계산할 수 있으며, 이에 따라 상기 원래의 4개의 수신 채널에 대한 4개의 가상 채널이 생성하여, 그에 따른 수신 해상도를 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413) 사이의 간격은 상기 수신 안테나 소자(420)의 수신 채널에 의해 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413)의 배열은 상기 통신 소자(430)에서 실제의 송수신 안테나 소자에 대하여 각각의 안테나 소자 사이의 간격을 이용한 알고리즘을 적용하는 변환 과정을 통해 가상으로 채널의 수를 더 증가시킬 수 있도록 하며, 이에 따른 수신 해상도를 증가시킬 수 있는 가상 안테나이다. 이에 따라, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413) 사이의 간격은 상기 추가되는 가상 채널의 수에 영향을 미친다.
따라서, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 상기 수신 안테나 소자(420)의 수신 채널의 최대 크기만큼 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 제 3 송신 안테나 어레이(413) 사이의 간격을 이격시키고, 이에 따라 가상 어레이가 완벽하게 4개의 가상 채널을 가지고 추가될 수 있도록 한다.
예를 들어, 수신 안테나 소자(420)가 4개의 수신 채널을 가지고, 각각의 수신 채널의 사이즈가 5라면, 상기 수신 채널 1 내지 수신 채널 5까지의 합은 20이 된다. 따라서, 상기와 같이 수신 채널이 형성되는 경우, 본 발명에서의 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413) 사이의 이격 간격도 20 이상으로 형성하여, 실제의 수신 채널의 수만큼 가상 채널의 수가 형성될 수 있도록 한다.
또한, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)는 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411) 및 제 3 송신 안테나 소자(410) 사이에 배치된다.
이때, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411), 제 2 송신 안테나 어레이(412) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)를 동시에 구동하는 제 3 동작 모드에서, 방사 패턴의 좌우 균형을 위하여, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)와 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411) 사이의 거리는, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)와 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413) 사이의 거리와 동일하도록 설계한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 안테나 소자(410)의 동작 모드에 대해 설명하기로 한다.
여기에서, 상기 동작 모드는, 제 1 동작 모드, 제 2 동작 모드 및 제 3 동작 모드를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 동작 모드는, 차량의 일반 주행 모드를 의미하고, 이는 차량이 일반 시내 도로를 주행 중인 경우에 수행될 수 있다. 제 2 동작 모드는, 차량의 저속 주행 모드를 의미하며, 이는 차량이 교차로나 정체 도로, 그리고 급회전 구간을 주행 중인 경우에 수행될 수 있다. 그리고, 제 3 동작 모드는, 차량의 고속 주행 모드를 의미하며, 이는 차량이 고속도로나 자동차 전용도로를 주행 중인 경우에 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 의한 제 1 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이고, 도 9는 도 7에 의한 제 1 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 9를 참조하면, 제 1 동작 모드에서는 일반 주행 모드이며, 이 경우에서의 상기 송신 안테나 소자(410)는 중거리 레이더로 동작한다.
이를 위해, 통신 소자(430)는 상기 3개의 송신 채널 중 제 2 송신 안테나 어레이(412)와 연결된 제 2 송신 채널(CH2)에만 신호를 공급하고, 나머지 2개의 송신 채널인 제 1 송신 채널(CH1)과 제 3 송신 채널(CH3)에는 신호를 공급하지 않는다. 이에 따라, 상기와 같은 경우, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)는 물체 탐지를 위한 신호를 방사하지 않으며, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)만 상기 물체 탐지를 위한 신호를 방사한다.
따라서, 상기와 같은 송신 채널 설정에 따라 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)만이 동작하게 되며, 이에 따라 상기 송신 안테나 소자(410)는 중거리용 안테나로 동작한다. 이와 같은 경우, 상기 송신 안테나 소자(410)는 근거리 일부의 좌우 물체와, 100m 근방에 존재하는 전방 물체를 감지할 수 있다.
이때, 도 8 및 9에서와 같이, 상기와 같은 제 1 동작 모드에서의 송신 안테나 소자(410)는 적당한 범위 내의 상하 방사 패턴 및 좌우 방사 패턴을 가지며, 전체적으로 원 형상의 방사 패턴이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 송신 안테나 소자(410)는 0도에서 최대 이득인 16.0414 dB이 나타나고, -45도에서는 7.51dB의 이득이 나타나고, +45에서는 7.43 dB의 이득이 나타나고, -10도에서는 7.51dB의 이득이 나타나고, +10도에서는 15.80dB의 이득이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10에 의한 제 2 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 10에 의한 제 2 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 12를 참조하면, 제 2 동작 모드는 차량의 저속 주행 모드를 의미하며, 이는 차량이 교차로나 정체 도로, 그리고 급회전 구간을 주행 중인 경우에 수행될 수 있다. 이 경우에서의 상기 송신 안테나 소자(410)는 근거리 레이더로 동작한다.
이를 위해, 통신 소자(430)는 상기 3개의 송신 채널 중 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 연결된 제 1 송신 채널(CH1) 및 상기 제 3 송신 안테나 어레이(413)와 연결된 제 3 송신 채널(CH3)에만 신호를 공급하고, 나머지 1개의 송신 채널인 제 2 송신 채널(CH2)에는 신호를 공급하지 않는다. 이에 따라, 상기와 같은 경우, 상기 제 2 송신 안테나 어레이(412)는 물체 탐지를 위한 신호를 방사하지 않으며, 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411)와 제 2 송신 안테나 어레이(412)에서 상기 물체 탐지를 위한 신호를 방사한다.
따라서, 상기와 같은 송신 채널 설정에 따라 제 2 동작 모드에서는 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)가 동작하게 되며, 이에 따라 상기 송신 안테나 소자(410)는 근거리용 안테나로 동작한다. 이와 같은 경우, 상기 송신 안테나 소자(410)는 광각 안테나가 적용되어 넓은 좌우 범위에서의 물체 탐지가 가능하다.
이때, 도 11 및 12에서와 같이, 상기와 같은 제 2 동작 모드에서의 송신 안테나 소자(410)는 상기 제 1 동작 모드에서의 송신 안테나 소자(410)의 방사 패턴과 비교하여, 상하의 폭은 줄어들었지만, 좌우의 폭은 크게 증가한 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 좌우 코너의 물체를 효율적으로 감지할 수 있는 방사 패턴이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 송신 안테나 소자(410)는 0도에서 최대 이득인 13.4137 dB이 나타나고, -45도에서는 12.17dB의 이득이 나타나고, +45에서는 11.85의 이득이 나타나고, -10도에서는 12.93dB의 이득이 나타나고, +10도에서는 13.31 dB의 이득이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 제 1 동작 모드와 비교해보면, 상기 제 2 동작 모드에서는 좌우로 이동하여도 방사 패턴의 이득이 크게 감소하지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따른 넓은 범위의 탐지가 가능하게 된다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 동작 모드에서의 레이더 모듈의 연결 구성을 나타낸 도면이고, 도 14는 도 13에 의한 제 3 동작 모드에서의 방사 패턴(radiation pattern)을 나타낸 도면이고, 도 15는 도 13에 의한 제 3 동작 모드에서의 이득(gain)을 나타낸 도면이다.
도 13 내지 15를 참조하면, 제 3 동작 모드는 차량의 고속 주행 모드를 의미하며, 이는 차량이 고속도로나 자동차 전용 도로를 주행 중인 경우에 수행될 수 있다. 이 경우에서의 상기 송신 안테나 소자(410)는 장거리 레이더로 동작한다.
이를 위해, 통신 소자(430)는 상기 3개의 송신 채널에 각각 연결된 제 1 송신 안테나 어레이(411), 제 2 송신 안테나 어레이(412) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)에 모두 신호를 공급한다. 이에 따라, 상기와 같은 경우, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이(411, 412, 413)에서 모두 상기 물체 탐지를 위한 신호를 방사한다.
따라서, 상기와 같은 송신 채널 설정에 따라 제 3 동작 모드에서는 상기 제 1 송신 안테나 어레이(411), 제 2 송신 안테나 어레이(412) 및 제 3 송신 안테나 어레이(413)가 모두 동작하게 되며, 이에 따라 상기 송신 안테나 소자(410)는 장거리용 안테나로 동작한다. 이와 같은 경우, 상기 송신 안테나 소자(410)는 광각 안테나가 적용되어 넓은 상하 범위에서의 물체 탐지가 가능하다. 그에 따라 160m 이상에 존재하는 물체까지 탐지가 가능하다.
이때, 도 14 및 15에서와 같이, 상기와 같은 제 3 동작 모드에서의 송신 안테나 소자(410)는 상기 제 1 및 2 동작 모드에서의 송신 안테나 소자(410)의 방사 패턴과 비교하여, 상하의 폭이 크게 늘어난 것을 확인할 수 있으며, 다만 좌우의 폭은 감소한 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 상기 송신 안테나 소자(410)는 0도에서 최대 이득인 18.3649 dB이 나타나고, -45도에서는 -13.11dB의 이득이 나타나고, +45에서는 -143.33의 이득이 나타나고, -10도에서는 17.22B의 이득이 나타나고, +10도에서는 17.23 dB의 이득이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 16을 참조하면, 레이돔(170)은 인쇄회로기판(150)에 대향하게 배치되는 덮개부(171), 케이스(110)와 체결되기 위한 테두리부(173), 덮개부(171)의 내측면(177)에 배치되는 요철부(175)를 포함할 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판(150) 위에는 통신 소자(430)가 장착된다.
바람직하게, 상기 인쇄회로기판(150)의 상면은 통신 소자(430)가 장착되는 제 1 영역과, 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)가 장착되는 제 2 영역으로 구분된다.
그리고, 상기 덮개부(171)의 내측면 중 상기 제 1 영역과 수직으로 중첩되는 영역에는 상기 통신 소자(430)에 의해 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 부재(450)가 배치된다. 여기에서, 상기 전자파 차폐 부재(450)는 실드 캔일 수 있다.
그리고, 상기 덮개부(171)의 내측면 중 상기 제 2 영역과 수직으로 중첩되는 영역에는 요철부(175)가 배치된다.
덮개부(171)는 인쇄회로기판(150)을 보호하기 위해 인쇄회로기판(150)을 수용할 수 있고, 인쇄회로기판(150)에 실장되는 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)에서 방사되는 전파와 외부로부터 수신되는 전파를 통과시킬 수 있다.
레이돔(170)은 덮개부(171)와 테두리부(173)의 높이 차이로 형성되는 공간에 인쇄회로기판(150)이 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(150)에 송신 안테나 소자(410)와 수신 안테나 소자(420)가 실장될 수 있다.
레이돔(170)과 인쇄회로기판(150)의 확대도를 참조하면, 레이돔(170)의 덮개부(171)의 높이(d1)와 테두리부(173)의 높이(d2)는 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 덮개부(171)의 높이(d1)는 1mm 이상 2mm 이하이고, 테두리부(173)의 높이(d2)는 1mm 이상 2mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
요철부(175)는 복수의 요철을 포함할 수 있고, 상기 요철의 형태는 사각형일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 복수의 요철들 간의 주기(d3)는 0.5mm일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
덮개부(171)의 내측면(177)과 인쇄회로기판(150)과의 거리(d4)는 1mm 이상 3mm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 상기 거리(d4)는 2mm일 수 있다.
상기 복수의 요철의 높이(d5)는 0.5mm 이상 0.75mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 그러나, 상기 복수의 요철의 높이(d5)는 광각 구현에 큰 영향을 끼치며, 이에 따라 상기 높이(d5)를 0.5mm 이상 0.75mm 이하로 형성한 경우에 최적의 광각 구현이 가능하다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔(170)은 내측면(177)에 요철부(175)를 형성하여 난반사로 인해 표면 방향으로 전파 진행이 억제되고 수직 방향으로 전파 투과를 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 덮개부(171)는 상면이 일정 단차를 가지며 형성되고, 이에 따라 상기 덮개부(171)의 내측면도 일정 단차를 가지고 형성된다.
즉, 상기 상기 덮개부(171)의 내측면은 상기 전자파 차폐 부재(450)가 배치되는 제 1 영역과, 상기 요철부(175)가 배치되는 제 2 영역으로 구분될 수 있다.
이때, 상기 덮개부(171)의 제 2 영역은 상기 거리(d4)와 연관이 있으며, 상기 제 2 영역의 위치에 따라 광각 구현 성능이 변화한다.
이때, 상기 거리(d4)는 상기 설명한 바와 같이 2mm일 때 최적의 성능을 구현할 수 있다.
한편, 상기 덮개부(171)의 제 1 영역은 상기 전자파 차폐 부재(450)가 배치된다. 이때, 상기 덮개부(171)의 제 1 영역과 상기 인쇄회로기판(150)과의 거리(d6)는 상기 통신 소자(430, 440)의 높이와 상기 전자파 차폐 부재(450)의 높이에 의해 결정될 수 있다.
이때, 상기 통신 소자(430)의 높이는 일반적으로 0.8mm 정도이고, 상기 전자파 차폐 부재(450)의 높이는 4.2mm 정도이다.
이에 따라, 상기 덮개부(171)의 제 1 영역의 내측면과 상기 인쇄회로기판(150) 사이의 거리(d6)는 4.2mm를 만족할 수 있다.
다시 말해서, 상기 덮개부(171)의 내측면 중 상기 제 1 영역은 전자파 차폐를 위한 영역으로 정의될 수 있고, 상기 제 2 영역은 전파 투과를 위한 영역으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 각각의 내측면이 가져야 하는 특징이 다르며, 이에 따라 상기 덮개부(171)의 내측면은 일정 단차를 가지게 된다.
바람직하게, 상기 덮개부(171)의 내측면 중 상기 제 1 영역의 내측면이 상기 제 2 영역의 내측면보다 더 높게 위치한다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 17을 참조하면, 레이돔(170a)의 내측면(177a)을 도시한 평면도로서, 레이돔(170a)은 테두리부(173a)내의 내측면(177a)의 제 2 영역에 배치되는 요철부(175a)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 테두리부(173a)내의 내측면(177a)의 제 1 영역에는 상기 요철부(175a)가 형성되지 않으며, 이에 따라 상기 전자파 차폐 부재(450)와 접촉하기 위하여 플랫한 면을 가지고 있다.
테두리부(173a)와 내측면(177a) 사이의 X축 방향의 간격(d8)과 Y축 방향의 간격(d7)은 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 테두리부(173a)와 내측면(177a) 사이의 X축 방향의 간격(d7)은 5mm 이상 7mm 이하 일 수 있고, 테두리부(173a)와 내측면(177a) 사이의 Y축 방향의 간격(d6)은 5mm 이상 7mm 일 수 있다.
제1 실시예에 따른 레이돔의 요철부(175a)는 세로 방향(예컨대, Y축 방향)으로 연속적으로 연장되는 형상을 가지고, 가로 방향(예컨대, X축 방향)으로 복수개의 요철이 배치될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다. 도 18을 참조하면, 레이돔(170b)의 내측면(177b)을 도시한 평면도로서, 레이돔(170b)은 테두리부(173b)내의 내측면(177b)에 배치되는 요철부(175b)를 포함할 수 있다. 테두리부(173b)와 내측면(177b)의 X축 방향의 간격과 Y축 방향의 간격은 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
제2 실시예에 따른 레이돔의 요철부(175b)는 세로 방향(예컨대, Y축 방향)으로 불연속적으로 연장되는 형상을 가지고, 가로 방향(예컨대, X축 방향)으로 복수개의 요철이 지그재그(jig-zag) 형태로 배치될 수 있다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 19를 참조하면, 레이돔(170c)은 인쇄회로기판(150)에 대향하게 배치되는 덮개부(171c), 케이스(110)와 체결되기 위한 테두리부(173c), 덮개부(171c)의 내측면(177c)에 배치되는 요철부(175c)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 인쇄회로기판(150)의 상면은 통신 소자(430)가 장착되는 제 1 영역과, 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)가 장착되는 제 2 영역으로 구분된다.
그리고, 상기 덮개부(171c)의 내측면 중 상기 제 1 영역과 수직으로 중첩되는 영역에는 상기 통신 소자(430)에 의해 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 부재(450)가 배치된다. 여기에서, 상기 전자파 차폐 부재(450)는 실드 캔일 수 있다.
그리고, 상기 덮개부(171c)의 내측면 중 상기 제 2 영역과 수직으로 중첩되는 영역에는 요철부(175c)가 배치된다.
덮개부(171c)는 인쇄회로기판(150)을 보호하기 위해 인쇄회로기판(150)을 수용할 수 있고, 인쇄회로기판(150)에 실장되는 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)에서 방사되는 전파와 외부로부터 수신되는 전파를 통과시킬 수 있다.
레이돔(170c)은 덮개부(171c)와 테두리부(173c)의 높이 차이로 형성되는 공간에 인쇄회로기판(150)이 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(150)에 송신 안테나 소자(410)와 수신 안테나 소자(420)가 실장될 수 있다.
제3 실시예에 따른 레이돔(170c)은 덮개부(171c)와 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)가 수직방향으로 겹쳐지는 영역에 복수의 요철부(175c) 중 적어도 하나를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 송신 안테나 소자(410)와 수신 안테나 소자(420)의 수직방향으로 요철부(175c)가 배치되지 않아 수직 방향으로의 전파 투과를 증가시켜 빔 폭이 넓어질 수 있다.
레이돔(170c)과 인쇄회로기판(150)의 확대도를 참조하면, 레이돔(170c)의 덮개부(171c)의 높이와 테두리부(173c)의 높이는 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 레이돔(170c)의 테두리부(173c)와 송신 안테나 소자(410) 사이의 거리(d10)은 10mm이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
제3 실시예에 따른 레이돔(170c)의 덮개부(171c)와 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)가 배치되는 영역이 수직방향으로 겹쳐지는 영역, 예컨대 요철부가 형성되지 않는 영역의 폭(d9)은 1mm 이상 2.5mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 덮개부(171c)는 상면이 일정 단차를 가지며 형성되고, 이에 따라 상기 덮개부(171c)의 내측면도 일정 단차를 가지고 형성된다.
즉, 상기 상기 덮개부(171c)의 내측면은 상기 전자파 차폐 부재(450)가 배치되는 제 1 영역과, 상기 요철부(175c)가 배치되는 제 2 영역으로 구분될 수 있다.
이때, 상기 덮개부(171c)의 제 2 영역은 상기 거리(d4)와 연관이 있으며, 상기 제 2 영역의 위치에 따라 광각 구현 성능이 변화한다.
이때, 상기 거리(d4)는 상기 설명한 바와 같이 2mm일 때 최적의 성능을 구현할 수 있다.
한편, 상기 덮개부(171c)의 제 1 영역은 상기 전자파 차폐 부재(450)가 배치된다. 이때, 상기 덮개부(171c)의 제 1 영역과 상기 인쇄회로기판(150)과의 거리(d6)는 상기 통신 소자(430)의 높이와 상기 전자파 차폐 부재(450)의 높이에 의해 결정될 수 있다.
이때, 상기 통신 소자(430)의 높이는 일반적으로 0.8mm 정도이고, 상기 전자파 차폐 부재(450)의 높이는 4.2mm 정도이다.
이에 따라, 상기 덮개부(171c)의 제 1 영역의 내측면과 상기 인쇄회로기판(150) 사이의 거리(d6)는 4.2mm를 만족할 수 있다.
다시 말해서, 상기 덮개부(171c)의 내측면 중 상기 제 1 영역은 전자파 차폐를 위한 영역으로 정의될 수 있고, 상기 제 2 영역은 전파 투과를 위한 영역으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 각각의 내측면이 가져야 하는 특징이 다르며, 이에 따라 상기 덮개부(171)의 내측면은 일정 단차를 가지게 된다.
바람직하게, 상기 덮개부(171c)의 내측면 중 상기 제 1 영역의 내측면이 상기 제 2 영역의 내측면보다 더 높게 위치한다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 19를 참조하면, 레이돔(170c)의 내측면(177c)을 도시한 평면도로서, 레이돔(170c)은 테두리부(173c)내의 내측면(177c)에 배치되는 요철부(175c)를 포함할 수 있다. 테두리부(173b)와 내측면(177c)의 X축 방향의 간격과 Y축 방향의 간격은 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
제3 실시예에 따른 레이돔의 요철부(175c)는 세로 방향(예컨대, Y축 방향)으로 연속적으로 연장되는 형상을 가지고, 가로 방향(예컨대, X축 방향)으로 복수개가 배치될 수 있다.
레이돔(170c)은 덮개부(171c)와 송신 안테나 소자(410) 및 수신 안테나 소자(420)가 수직방향으로 겹쳐지는 영역에 복수의 요철부(175c) 중 적어도 하나를 포함하지 않을 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치를 차량의 측후방에 장착한 평면도이다.
도 20을 참조하면, 차량용 레이더 장치(100)는 차량의 측후방에 각각 장착될 수 있다. 예컨대, 차량용 레이더 장치(100)의 복수의 안테나 어레이가 X축 방향과 수직으로 배열될 수 있고, Z축 방향으로 전파가 방사될 수 있다.
실시예에 따른 차량용 레이더 장치(100)와 같이 측후방에 넓은 FOV(field of view)를 제공하는 광각 레이더를 차량의 측후방에 장착하면, 차량의 측후방에 형성되는 사각 지대(blind spot)를 완전히 커버할 수 있어 안전 운행에 도움을 줄 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
도 21은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이고, 도 22는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21을 참조하면, 제어부(440)는 외부와 통신을 수행하여 차량의 주행 정보를 획득한다(110단계). 여기에서, 상기 차량의 주행 정보는 차량의 속도 정보와, 차량의 위치 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 차량의 위치 정보는 상기 차량의 현재 위치에 따른 도로 교통 상황 정보를 포함할 수 있다.
이후, 제어부(440)는 상기 획득한 주행 정보를 이용하여 상기 차량의 주행 상태를 확인한다(120단계). 즉, 제어부(440)는 상기 주행 정보를 이용하여 상기 차량의 현재 속도를 확인하며, 또한 차량이 현재 주행하고 있는 도로의 교통 상황 정보를 확인한다.
그리고, 제어부(440)는 상기 확인한 차량의 주행 상태를 이용하여 상기 송신 안테나 소자(410)의 감지 모드를 선택한다(130단계). 상기 감지 모드는 상기 동작 모드를 의미하며, 이에 따라 제 1 내지 3 동작 모드를 포함한다.
이후, 상기 제어부(440)는 상기 선택된 모드에 따라 상기 통신 소자(430)의 복수의 송신 채널 중 신호가 공급될 송신 채널을 선택한다(140단계). 즉, 상기 동작 모드가 제 1 동작 모드이면, 제 2 송신 채널을 상기 신호가 공급될 송신 채널로 선택하고, 제 2 동작 모드이면, 제 1 송신 채널 및 제 3 송신 채널을 상기 신호가 공급될 송신 채널로 선택하며, 제 3 동작 모드이면, 상기 제 1 내지 3 송신 채널을 상기 신호가 공급될 송신 채널로 선택한다.
이후, 통신 소자(430)는 상기 복수의 송신 채널 중 상기 선택된 송신 채널에 연결된 송신 안테나 소자(410)를 통해 신호를 공급하고, 그에 따라 물체 탐지 동작을 수행한다(150단계).
도 21을 참조하면, 제어부(440)는 외부와 통신을 수행하여 차량의 주행 정보를 획득한다(210단계). 여기에서, 상기 차량의 주행 정보는 차량의 속도 정보와, 차량의 위치 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 차량의 위치 정보는 상기 차량의 현재 위치에 따른 도로 교통 상황 정보를 포함할 수 있다.
이후, 제어부(440)는 상기 획득한 주행 정보를 이용하여 상기 차량의 주행 상태를 확인한다(220단계). 즉, 제어부(440)는 상기 주행 정보를 이용하여 상기 차량의 현재 속도를 확인하며, 또한 차량이 현재 주행하고 있는 도로의 교통 상황 정보를 확인한다.
그리고, 제어부(440)는 상기 확인한 차량의 주행 상태를 이용하여 상기 송신 안테나 소자(410)의 감지 모드를 선택한다(230단계). 상기 감지 모드는 상기 동작 모드를 의미하며, 이에 따라 제 1 내지 3 동작 모드를 포함한다.
이후, 상기 모드가 선택되면, 제어부(440)는 상기 선택된 모드에 따라 상기 복수의 송신 채널에 연결된 각각의 송신 안테나 어레이에 입력될 위상 및 전력을 결정한다(240단계).
이후, 통신 소자(430)는 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 각각의 송신 안테나 어레이에 상기 결정된 위상 및 전력을 공급한다(250단계).
그리고, 통신 소자(430)는 상기 각각의 송신 채널에 연결된 송신 안테나를 통해 물체 탐지 동작을 수행한다(260단계).
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 기존에 분리되어 있는 송신용 통신 소자와 수신용 통신 소자를 하나의 통신 소자로 통합함에 따라 레이더 장치의 부피를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 가격을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 도로 주행 상황에 따른 최적화된 레이더 안테나 빔 패턴을 구현함으로써, 사각지대 개선 및 목표 탐지 향상에 따른 교통사고 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 기존에 장거리용 안테나, 근거리용 안테나 및 중거리용 안테나로 분리되어 있던 레이더 모듈을 하나의 통합형으로 구현함으로써, 레이더 모듈의 사이즈를 축소시킬 수 있으며, 이에 따른 차량 디자인의 자유도 및 비용 절감의 효과가 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 케이스
120: 커넥터
130: 보조 인쇄회로기판
140: 브라켓
150: 인쇄회로기판
160: 차폐부
170: 레이돔
180: 방수링
410: 송신 안테나 소자
411: 제 1 송신 안테나 어레이
412: 제 2 송신 안테나 어레이
413: 제 3 송신 안테나 소자
420: 수신 안테나 소자
430: 통신 소자
440: 제어부
120: 커넥터
130: 보조 인쇄회로기판
140: 브라켓
150: 인쇄회로기판
160: 차폐부
170: 레이돔
180: 방수링
410: 송신 안테나 소자
411: 제 1 송신 안테나 어레이
412: 제 2 송신 안테나 어레이
413: 제 3 송신 안테나 소자
420: 수신 안테나 소자
430: 통신 소자
440: 제어부
Claims (20)
- 송신 신호를 송신하는 송신 안테나 소자;
상기 송신 신호의 반사에 따른 수신 신호를 수신하는 수신 안테나 소자; 및
상기 송신 안테나 소자와 연결되는 복수의 송신 채널과, 상기 수신 안테나 소자와 연결되는 복수의 수신 채널을 포함하며, 상기 송신 신호 및 수신 신호를 처리하는 통신 소자;를 포함하고,
상기 송신 안테나 소자는,
상기 복수의 송신 채널과 각각 연결되며, 단일 채널로 구성되는 복수의 송신 안테나 어레이를 포함하고,
상기 수신 안테나 소자는,
상기 복수의 수신 채널에 대응하는 복수의 채널로 구성된 수신 안테나 어레이를 포함하는
레이더 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 복수의 송신 안테나 어레이는,
제1 송신 채널과 연결되는 제 1 송신 안테나 어레이와,
제 2 송신 채널과 연결되는 제 2 송신 안테나 어레이와,
제 3 송신 채널과 연결되는 제 3 송신 안테나 어레이를 포함하는
레이더 모듈. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 각각은,
단위 어레이를 포함하지 않는 단일 어레이로 구성된
레이더 모듈. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이는,
근거리용 송신 안테나 어레이이고,
상기 제 2 송신 안테나 어레이는,
중거리용 송신 안테나 어레이인
레이더 모듈. - 제 4항에 있어서,
상기 제 2 송신 안테나 어레이는,
상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이 사이에 배치되며,
상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 2 송신 안테나 어레이 사이의 간격은,
상기 제 2 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격과 동일한
레이더 모듈. - 제 4항에 있어서,
상기 통신 소자는,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이의 배열을 가상 배열 안테나 어레이로 변환하고,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격을 이용하여 가상 수신 채널을 형성하는
레이더 모듈. - 제 6항에 있어서,
상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격은,
상기 수신 안테나 어레이가 가지는 복수의 채널의 총 크기보다 크거나 동일한
레이더 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 통신 소자는,
제 1 동작 모드에서, 상기 제 2 송신 채널에 연결된 상기 제 2 송신 안테나 어레이에만 신호를 공급하고,
제 2 동작 모드에서, 상기 제 1 및 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이에 신호를 공급하며,
제 3 동작 모드에서, 상기 제 1 내지 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 모두 신호를 공급하는
레이더 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 제 1 내지 3 동작 모드는,
차량의 속도 정보 및 위치 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 토대로 결정되는
레이더 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 송신 안테나 소자는,
상기 제 1 동작 모드에서, 중거리 범위 내의 물체를 탐지하기 위한 방사 패턴을 발생하고,
상기 제 2 동작 모드에서, 근거리 범위 내의 물체를 탐지하기 위한 방사 패턴을 발생하며,
상기 제 3 동작 모드에서, 장거리 범위 내의 물체를 탐지하기 위한 방사 패턴을 발생하는
레이더 모듈. - 제 4항에 있어서,
상기 통신 소자는,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 각각 공급되는 위상 및 전력을 변경하여, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이를 통해 송신되는 방사 패턴을 변경하는
레이더 모듈. - 케이스; 및
상기 케이스 내에 수용되고, 레이더 모듈을 실장하는 인쇄회로기판을 포함하고,
상기 레이더 모듈은,
송신 신호를 송신하는 송신 안테나 소자와,
상기 송신 신호의 반사에 따른 수신 신호를 수신하는 수신 안테나 소자와,
상기 송신 안테나 소자와 연결되는 복수의 송신 채널과, 상기 수신 안테나 소자와 연결되는 복수의 수신 채널을 포함하며, 상기 송신 신호 및 수신 신호를 처리하는 통신 소자;를 포함하고,
상기 송신 안테나 소자는,
상기 복수의 송신 채널과 각각 연결되며, 단일 채널로 구성되는 복수의 송신 안테나 어레이를 포함하고,
상기 수신 안테나 소자는,
상기 복수의 수신 채널에 대응하는 복수의 채널로 구성된 수신 안테나 어레이를 포함하는
차량용 레이더 장치. - 제 12항에 있어서,
상기 복수의 송신 안테나 어레이는,
제1 송신 채널과 연결되는 제 1 송신 안테나 어레이와,
제 2 송신 채널과 연결되는 제 2 송신 안테나 어레이와,
제 3 송신 채널과 연결되는 제 3 송신 안테나 어레이를 포함하며,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 각각은,
단위 어레이를 포함하지 않는 단일 어레이로 구성된
차량용 레이더 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이는,
근거리용 송신 안테나 어레이이고,
상기 제 2 송신 안테나 어레이는,
중거리용 송신 안테나 어레이인
차량용 레이더 장치. - 제 14항에 있어서,
상기 제 2 송신 안테나 어레이는,
상기 인쇄회로기판 상에 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이 사이에 배치되며,
상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 2 송신 안테나 어레이 사이의 간격은,
상기 제 2 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격과 동일한
차량용 레이더 장치. - 제 14항에 있어서,
상기 통신 소자는,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이의 배열을 가상 배열 안테나 어레이로 변환하고,
상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격을 이용하여 가상 수신 채널을 형성하는
차량용 레이더 장치. - 제 16항에 있어서,
상기 제 1 송신 안테나 어레이와 상기 제 3 송신 안테나 어레이 사이의 간격은,
상기 수신 안테나 어레이가 가지는 복수의 채널의 총 크기보다 크거나 동일한
차량용 레이더 장치. - 제15항에 있어서,
상기 통신 소자는,
제 1 동작 모드에서, 상기 제 2 송신 채널에 연결된 상기 제 2 송신 안테나 어레이에만 신호를 공급하고,
제 2 동작 모드에서, 상기 제 1 및 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이에 신호를 공급하며,
제 3 동작 모드에서, 상기 제 1 내지 3 송신 채널에 연결된 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 모두 신호를 공급하며,
상기 제 1 내지 3 동작 모드는,
차량의 속도 정보 및 위치 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 토대로 결정되는
차량용 레이더 장치. - 차량의 전방, 후방, 측후방 중 적어도 한 곳에 장착되는 차량용 레이더 장치에 있어서,
케이스; 및
상기 케이스에 수용되고, 레이더 모듈을 포함하는 인쇄회로기판을 포함하고,
상기 레이더 모듈은,
통신 소자의 복수의 송신 채널에 각각 연결되며, 단일 채널 및 단일 어레이로 구성된 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이를 포함하고,
상기 제 2 송신 안테나 어레이에 연결된 송신 채널에만 신호를 공급하는 제 1 동작 모드와, 상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이에 연결된 송신 채널에만 신호를 공급하는 제 2 동작 모드와, 상기 제 1 내지 3 송신 안테나 어레이에 연결된 모든 송신 채널에 신호를 공급하는 제 3 동작 모드에 기초하여 탐지 범위를 제어하는 차량용 레이더 장치. - 제 19항에 있어서,
상기 제 2 송신 안테나 어레이는,
중거리용 송신 안테나 어레이이고,
상기 제 1 및 3 송신 안테나 어레이는,
근거리용 송신 안테나 어레이인
차량용 레이더 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020160178923A KR102581461B1 (ko) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치 |
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| KR1020160178923A KR102581461B1 (ko) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치 |
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| KR1020160178923A KR102581461B1 (ko) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 레이더 모듈 및 이를 포함하는 차량용 레이더 장치 |
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