KR20190026892A - 차량용 레이돔 - Google Patents

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KR20190026892A
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아우구스토 메이에르 푸자다스
요셉 마리아 아르멩골 아이 로카스파나
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자니니 오토 그룹 에스. 에이
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Abstract

상기 레이돔(10)은 근위면(proximal face) 및 원위면(distal face)을 갖는 무선 투과성 수지(radio transmissive resin)로 형성된 기판(18); 상기 근위면에 도포되고, 상기 근위면의 표면 상에 증착된 준금속(metalloid) 또는 준금속 합금을 포함하는 장식 층(decoration layer)(20); 상기 장식 층 (20)의 일부를 덮는 제1 무선 투과성 수지 층(22)을 포함하고, 상기 제1 무선 투과성 수지 층(22)에 의해 덮히지 않은 장식 층(20)의 영역을 포함하여 제1 무선 투과성 수지 층(22) 전체를 덮는 제2 무선 투과성 수지 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 잉크 오버레이가 적합하지 않거나 가능하지 않은 형상, 예를 들어 고부조(high relief) 또는 큰 치수의 조각에서 장식용 레이돔을 구현하는 것을 허용한다.

Description

차량용 레이돔
본 발명은 장식용 금속 이미지를 제시하는 레이더 장치를 보호하기 위한 레이돔, 특히 자동차의 전면 그릴 뒤에 위치된 레이더 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 밀리미터-파 레이더와 같은 무선 송-수신 장치는 차량 충돌 회피 및 적응식 정속주행 시스템을 위한 센서로서 사용되어 왔다.
자동차 전방의 장애물과 자동차 사이의 거리를 측정하는 레이더 시스템 등에서는, 안테나 성능을 최대로 발휘하기 위해 차량의 정면 중앙에 안테나를 배치하는 것이 바람직하다. 레이더 안테나는 자동차의 전면 그릴 근처에 설치할 수 있지만, 비-미적인 외관으로 인해 안테나를 시야로부터 숨기고 기상 및 공기 중 오염 물질과 같은 외부 환경 요인으로부터 안테나를 보호하는 것이 바람직하다.
안테나를 보호하고 레이더 장치의 전파 간섭 및 신호 손실을 회피하기 위해, 레이더 안테나가 위치된 전면 그릴에 전파를 송신할 수 있는 레이더 윈도우를 제공하는 것이 제안되어 있다. 이로써 전파가 윈도우를 통해 들어오고 나갈 수 있었다. 그러나, 상기 레이더 윈도우는 그릴 구조 요소의 패턴을 중단시킴에 따라 전면 그릴의 외관을 약화시켰다. 또한, 레이더 송-수신기와 같이 차량의 보기 흉한 내부 부분이 레이더 윈도우를 통해 보일 수 있다.
미국 특허 제 6,328,358 호에는 상기 레이더 윈도우와 전면 그릴 본체 사이의 일체를 제공하였다. 미국 특허 제 6,328,358 호에 개시된 바와 같은 레이더 윈도우는 오목함과 볼록함으로 형성된 복수의 수지 층을 적층함으로써 형성되었다. 이 구성 요소는 상기 수지 층 사이에 오목함과 볼록함으로 증착된 금속 층에 의해 전면 그릴의 핀 부재가 방해받지 않고 레이더 윈도우를 가로질러 연장되는 것처럼 보이는 인상을 주었다.
인듐은 레이더 윈도우에 증착된 금속으로 사용되었다. 증착 부재에 인듐을 증착할 때, 인듐은 균일한 피막 방식으로 표면에 증착되지 않았지만, 나노미터 단위의 섬 방식으로 증착되었다. 즉, 인듐이 증착 부재 상에 증착되는 경우, 증착 부재의 표면은 인듐이 섬 방식으로 증착된 증착 부분과 아무것도 증착되지 않은 비 증착 부분의 나노미터 단위의 조합을 포함한다.
이 경우, 비 증착 부분을 통해 전파가 들어오고 나갈 수 있고, 상기 증착 부재의 표면은 나노미터 단위의 섬 방식으로 인듐이 증착되어 있기 때문에, 금속 광택이 있는 부재로서 인식될 수 있었다.
이러한 선택적 증착 방법은 인듐 금속의 적용 공정을 복잡하게 하였다. 또한, 증착 부분이 서로 극단적으로 가깝게 형성되어 있으면, 전파가 양호하게 통과할 수 없었다. 금속의 전도성은 열 증발과 같은 저밀도 증발 방법의 사용을 필요로 하였다. 이들 방법은 부재 전체 또는 동일한 배치에서 제조된 부재들 사이의 균일한 두께의 증착을 보장하지는 못하였다. 다른 증착 방법은 스퍼터링과 같은 균일한 섬 증착을 보장하지만, 스퍼터링은 레이더 안테나 전면의 레이돔을 적용함에 있어 쓸모없는 시스템을 만드는 높은 감쇠율을 생성하는 금속 밀도를 제공한다.
미국 특허 제 6,328,358 호는 레이더 장치의 빔 경로를 위한 플라스틱 도금 부재에서 외부에서 볼 수 있는 금속 부재 영역 상에 증착된 인듐을 포함하는 얇은 금속 층을 개시한다. 그러나, 인듐의 광택 피막 층이 박리되거나 외력에 의해 손상되지 않도록, 또는 물 또는 오염된 공기와 같은 외부 환경 스트레스에 의해 부식되지 않도록, 안정적인 보호 층을 형성하여 광택 디자인과 무선 송신의 내구성의 신뢰성을 확보할 필요가 있다.
이는 다음과 같은 이유로 인한 것이다: 인듐은 모스 경도에서 1.2의 매우 부드러운 금속 소재이다; 인듐은 기본적으로 금속 재료이기 때문에 상기 환경 스트레스 하에서 부식된다; 인듐이 기본적으로 금속 재료라는 사실에 기초하여 전도 손실로서 무선 송신 손실이 발생하기 때문에, 인듐 피막 층을 필요 이상으로 두껍게 하지 않으면서도 인듐의 광택-효과 디자인을 얻을 수 있도록 피막 두께를 확실하게 확보하여 내구성의 신뢰성을 확보할 필요가 있다; 인듐의 융점이 156℃로 매우 낮기 때문에, 기본 본체의 표면에 미리 피막이 형성된 수지-성형 구성 요소 상에 선형 수지의 2차 형성을 연속적으로 수행하면, 용융 수지의 열에 의해 인듐 층이 용융한다.
인듐 피막은 금속성의 색상을 띠기 때문에 엠블렘 등의 피막으로 적합하지만, 박리가 발생하기 쉽고 내구성 및 내마모성이 부족하다는 문제점이 있다. 또한 인듐 피막은 기본적으로 금속이기 때문에, 부식될 수 있다. 따라서, 이산화 규소를 포함하는 세라믹 피막이 배치될 때, 내구성이 향상되고 상기 피막 또는 페인트가 보호될 수 있다. 그러나, 이산화 규소를 포함하는 상기 세라믹 피막은 무색이기 때문에, 예를 들면, 금속성의 색을 외관에 제공할 수 없다.
명세서의 명칭이 본 명세서와 동일한 WO2012066417A1은, 무선 투과성 수지(radio transmissive resin)로 제조된 기판을 포함하는 장식용 레이돔, 상기 기판 근위면(proximal face)에 도포 된 복수의 준금속(metalloid) 또는 준금속 합금(Si, Ge) 층을 포함하는 장식 층(decoration layer), 상기 장식 층을 덮는 장식용 잉크 오버레이를 포함하는 무선 투과성 수지를 개시하고 있다. 그러나 실제로 이 장식 잉크 오버레이는 고부조(high relief) 또는 큰 치수의 조각에는 적합하지 않음을 보여준다.
따라서, 본 발명의 목적은 이하에서 개시될 다른 장점을 제공하면서, 이러한 한계를 극복하는 것이다.
이에, 본 발명의 목적은 다음을 포함하는 차량용 레이돔을 제공하는 것이다:
근위면(proximal face) 및 원위면(distal face)을 갖는 무선 투과성 수지(radio transmissive resin)로 형성된 기판;
상기 근위면에 적용된 장식 층(decoration layer)으로서, 상기 근위면의 표면 상에 증착된 준금속(metalloid) 또는 준금속 합금을 포함하는 장식 층(decoration layer); 및
상기 장식 층의 일부를 덮는 제1 무선 투과성 수지 층,
상기 제1 무선 투과성 수지 층에 의해 덮히지 않은 장식 층의 영역을 포함하여 제1 무선 투과성 수지 층 전체를 덮는 제2 무선 투과성 수지 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 레이돔은 무선 투과성 수지(radio transmissive resin)로 형성된 기판을 포함하고, 상기 기판은 근위면(proximal face) 및 원위면(distal face) 및 상기 근위면에 적용된 장식 층(decoration layer)을 가지며, 상기 장식 층은 상기 근위면의 표면에 증착된 준금속(metalloid) 또는 준금속 합금을 포함하고, 상기 장식 층의 일부를 덮는 제1 무선 투과성 수지 층, 및 상기 제1 무선 투과성 수지 층에 의해 덮히지 않은 장식 층의 영역을 포함하여 제1 무선 투과성 수지 층 전체를 덮는 제2 무선 투과성 수지 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제2 무선 투과성 수지 층은 상기 제1 무선 투과성 수지 층 상에 오버몰드 되어 있다(overmolded).
바람직하게는, 상기 제2 무선 투과성 수지 층은 상기 제1 무선 투과성 수지 층 부분만을 덮는다.
상기 준금속 또는 준금속 합금은 실리콘, 붕소, 게르마늄, 비소, 안티몬 및/또는 텔루륨으로부터 선택되는 것으로 지정되어야 한다.
가능한 실시예에 따르면, 상기 장식 층은 또한 적어도 하나의 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 레이돔을 포함하는 차량에 관한 것으로, 전면 그릴 어셈블리를 포함하고, 상기 레이돔은 상기 그릴 어셈블리 내에 위치되고, 상기 차량은 상기 레이돔의 뒤에 정렬된 상태로 (in registration with) 위치된 레이더 안테나를 더 포함한다.
본 발명에 따른 레이돔에 의하면, 다음과 같은 이점이 제공될 수 있다:
- 기하학적으로 잉크 오버레이가 적합하지 않거나 가능하지 않은 곳, 예를 들어, 고부조(high relief) 또는 큰 치수의 조각에 장식용 레이돔을 구현할 수 있다.
- 제1 및 제2 수지 층이 모두 동일한 재료로 만들어지기 때문에, 그 특징은 동일하고, 상기 레이돔을 가로지르는 레이더 파장의 최소 감쇠와 함께 그 적용이 매우 간단하다.
- 두 수지 층의 재료가 동일하기 때문에, 접합부가 화학적이며 매우 견고하기 때문에 접합 시 톱니 모양 및 구멍을 사용할 필요가 없다.
상기 레이돔(10)은 근위면(proximal face) 및 원위면(distal face)을 갖는 무선 투과성 수지(radio transmissive resin)로 형성된 기판(18); 상기 근위면에 적용되고, 상기 근위면의 표면 상에 증착된 준금속(metalloid) 또는 준금속 합금을 포함하는 장식 층(decoration layer)(20); 상기 장식 층 (20)의 일부를 덮는 제1 무선 투과성 수지 층(22)을 포함하고, 상기 제1 무선 투과성 수지 층(22)에 의해 덮히지 않은 장식 층(20)의 영역을 포함하여 제1 무선 투과성 수지 층(22) 전체를 덮는 제2 무선 투과성 수지 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 잉크 오버레이가 적합하지 않거나 가능하지 않은 형상, 예를 들어 고부조(high relief) 또는 큰 치수의 조각에서 장식용 레이돔을 구현하는 것을 허용한다.
도 1은 그릴 어셈블리 내에 위치된, 본 발명에 따라 구성되고 구현된 장식용 레이돔 및 상기 레이돔 뒤에 위치된 레이더 안테나를 갖는 차량의 부분 등각도이다;
도 2는 그릴 내에 위치된 레이돔의 일부분을 도식화한 단면도로서, 상기 레이돔 뒤의 차량 내에 위치된 레이더 안테나와 차량의 전방에 검출된 물체를 도시하고, 방출 및 반사된 레이더 파장을 도시한다; 및
도 3은 베이스 층, 장식 층(decoration layer) 및 보호 커버 층을 도시하는 상기 레이돔의 등각도이다.
우선, 본 명세서 및 청구범위에서의 용어 "준금속(metalloid)"은 다음 화합물 중 임의의 것을 의미한다: 실리콘, 붕소, 게르마늄, 비소, 안티몬 및/또는 텔루륨.
레이돔은 비, 얼음, 바람 및 기타 환경 조건으로부터 안테나를 보호하기 위해 마이크로웨이브 안테나를 덮으며 또한 안테나의 형태를 시야로부터 숨기기 위해 제공된다. 주요 요구사항은 레이돔이 레이더 또는 전파에 대하여 투과성이거나 최소한의 신호 감쇠 및/또는 왜곡을 제공해야 한다는 것이다.
본 발명은 레이돔을 위한 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있는 준금속 또는 준금속 합금의 용도에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들어, 레이돔 장식 층(decoration layer)으로서, 산화물과 결합될 수 있고, 높은 전기 저항성의 준금속인, 즉 20℃에서 1 옴 m인 게르마늄 또는 실리콘을 사용한다.
게르마늄 938.25℃(또는 실리콘 1414℃)의 높은 융점 및 비등점 2833℃(실리콘의 경우 3265℃)으로 인하여, 상기 원소는 인듐의 경우에 적용된 것과 같은 열 증발 방법을 사용하여 증착할 수 없다. 그럼에도 불구하고 이는 이점을 구성한다.
본 발명에 따르면, 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 또는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)은 기층 또는 몸체를 포함하는 기판 상에서 준금속 및 산화물 층의 증착에 사용될 수 있는 가능한 방법이다. 이들 기술의 증착 공정으로 인해, 장식 층의 균일성이 보장될 수 있다.
본 발명의 자동차 차량용 적용을 위한 장식용 레이돔은 수지로 구성된 기층 또는 몸체와 상기 기층 또는 몸체의 표면 상에 광택 장식 층을 갖는 성형 레이돔을 포함하고, 상기 광택 장식 층은 게르마늄, 붕소, 실리콘, 비소, 안티몬 또는 텔루륨과 같은 준금속 및/또는 하나 이상의 산화물과 결합될 수 있는 준금속 합금으로 이루어진다.
준금속 및/또는 준금속 합금, 및 산화물의 층을 사용함으로써, EP 1560288 A2에서 제안된 바와 같이, 인듐 층 또는 주석과 같은 다른 금속과 비교하여 무선 투과율을 몇 배의 크기로 향상시킬 수 있다.
인듐이나 주석과 같은 금속의 높은 전도성과, 통상적으로 사용되는 증착 방법에서의 두께의 가변성이 결합되어, 생산의 최종 단계에서 레이더 빔 투과율을 테스트하기 위한 각 레이더 윈도우가 요구되었다. 이는 상기 레이돔의 제조 비용을 상당히 증가시켰다.
이제 도면을 상세히 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타내기 위해 사용되고, 도면 부호 10은 일반적으로 자동차(14)의 그릴 어셈블리(12) 내에 장착되도록 구성된 본 발명에 따라 구성되고 구현된 장식용 레이돔을 나타낸다.
차량(14) 내에 위치하여 장식용 레이돔(10)의 뒤에 정렬된 상태로 (in registration with) 위치된 것은 레이더 안테나(16)이다.
도 2는 레이돔(10)의 단면을 포함하고 본 발명에 따른 레이더 안테나의 빔 경로를 도시한다. 바람직하게는, 근위면(proximal face) 및 원위면(distal face)을 갖는 층 또는 기저 본체(18)를 포함하는 기판은 낮은 무선 전달 손실을 갖는 투과성 또는 비투과성 수지 또는 낮은 유전 손실을 가져오는 수지로 성형된다. 근위면의 표면상에는, 또한 적어도 하나의 산화물을 포함할 수 있는 준금속 및/또는 준금속 합금을 포함하는 광택 장식 층(20)이 있다.
본 발명에 따르면, 장식 층(20)은 균일한 두께를 갖는다. 차량 엠블렘 (vehicle emblem)과 같은 장식물은 베이스 층 또는 본체(18)의 근위면을 돌출부 및/또는 오목형 표면 구성으로 성형함으로써 제공된다.
본 발명에 따른 장식용 레이돔(10)은 장식 층(20)을 덮는 제 1 비투과성 수지 층(22)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 투과성 수지 층(22)은 기저 본체(18)의 근위면에 증착된 장식 층(20)이 관통할 수 있는 약간의 개구를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 장식용 레이돔(10)은 또한 제1 무선 투과성 수지(radio transmissive resin) 층(22)을 완전히 덮는 제2 투명 무선 투과성 수지 층(21)을 포함한다.
레이돔의 기하학적 구조에 따라, 상기 제2 무선 투과성 수지 층(21)은 상기 제1 무선 투과성 수지 층(22) 상에 오버몰드 되어 있을(overmolded) 수 있고, 또는 상기 제1 무선 투과성 수지 층(22)은 상기 제2 무선 투과성 수지 층(21) 상에 오버몰드 될 수 있다. 무선 전송 층(22)은 기저 본체(18)의 근위면 상에 증착된 장식 층(20)이고, 무선 투과성 수지(21)는 무선 투과성 수지(22)의 전체를 덮는 반면, 무선 투과성 수지(22)에 의해 덮이지 않은 장식 층(20)의 임의의 부분을 포함할 수 있다.
상기 기저 본체(20) 위에 수지 층(21 및 22)이 겹쳐지면 전체 본체가 밀 미터파 반 파장 길이에 용이하게 적응할 수 있어 레이더 파장에 대한 감쇠가 감소된다.
수지 층(21 및 22) 뿐만 아니라 기저 층 또는 본체(18)는, 낮은 무선 전송 손실을 제공하고 유전 특성 면에서 우수한 재료로 구성된다. 예를 들어, 상대 유전율E '과 유전 손실 tanδ은 유전 특성의 표기를 나타낸다.
앞에서 언급했듯이, 상기 레이더 안테나(16)는 자동차(14)에 장착되어 전면 그릴 어셈블리(12) 뒤에 배치된다. 상기 장식용 레이돔(10)은, 자동차 제조업자 또는 특정 장식의 광택 금속 엠블럼을 포함하며, 전면 그릴 어셈블리(12) 내에 배치된다.
도 2를 참조하면, 상기 레이더 장치(16)로부터의 밀리미터파(23)가 레이돔(10)을 통해 전방으로 방사되고, 대상체(26)로부터의 반사파(24)가 레이돔(10)을 통해 상기 레이더 장치(16)로 복귀하는 것을 확인할 수 있다.
상기 장식 층(20)은 복수의 준금속 및/또는 준금속 합금 및 적어도 하나의 산화물 층 또는 준금속 및 준금속 합금의 교대 층으로 형성될 수 있고 각각의 층은 1 nm 내지 500 nm 정도의 두께를 가지며, 보다 바람직하게는 본 발명의 목적을 달성하고 금속성의 색상 효과를 얻는데 가장 효율적인 것으로 여겨지는 10 nm 내지 100 nm 정도의 총 두께를 가질 수 있다.
또한 상기 장식 층은 하나의 준금속 및/또는 준금속 합금의 교대 층 및 적어도 하나의 산화물 및 다른 준금속 층을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 양태, 특징 및 고려 사항을 달성하고 실용적인 조건을 충족시키기에 매우 적합한 자동차 적용을 위한 장식용 레이돔이 제공되는 것으로 볼 수 있다.
예:
가능한 한, 기판의 근위면 상의 장식의 비-제한적 예는 실리콘 및 게르마늄을 포함하는 복수의 준금속 층이고, 다음 요소로부터의 복수의 산화물 증착 층을 포함한다: 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 백금(Pt), 은(Ag), 인듐(In), 탈륨(Tl), 실리콘(Si), 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al).
보다 바람직하게는 다음의 층 조합이 적합하다: 이산화 티타늄(TiO2) + 이산화 규소(SiO2), 이산화 티타늄(TiO2) + 이산화 게르마늄(GeO2), 오산화 니오븀(Nb2O5) + 이산화 규소(SiO2), 오산화 니오븀(Nb2O5) + 이산화 게르마늄(GeO2), 산화 크롬(Cr2O3) + 이산화 규소(SiO2), 산화 크롬(Cr2O3) + 이산화 게르마늄(GeO2), 산화 하프늄(HfO2) + 이산화 규소(SiO2), 산화 하프늄(HfO2) + 이산화 게르마늄(GeO2), 이산화 지르코늄(ZrO2) + 이산화 규소(SiO2), 이산화 지르코늄(ZrO2) + 이산화 게르마늄(GeO2).
다양한 가능한 실시예가 본 발명으로 이루어질 수 있고 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 상기 도시된 예시적인 실시예에서 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 첨부된 도면에 도시되거나 첨부된 모든 사안은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다.
10: 레이돔, 12: 그릴 어셈블리, 14: 차량, 16: 안테나, 18: 기판, 20: 장식 층, 21: 제2 무선 투과성 수지 층, 22: 제1 무선 투과성 수지 층, 23: 밀리미터파, 24: 반사파, 26: 대상체

Claims (6)

  1. 다음을 포함하는 차량용 레이돔(10):
    - 근위면(proximal face) 및 원위면(distal face)을 갖는 무선 투과성 수지(radio transmissive resin)로 형성된 기판(18);
    - 상기 근위면에 적용된 장식 층(decoration layer)(20)으로서, 상기 근위면의 표면 상에 증착된 준금속(metalloid) 또는 준금속 합금을 포함하는 장식 층(20); 및
    - 상기 장식 층(20)의 일부를 덮는 제1 무선 투과성 수지 층(22),
    상기 제1 무선 투과성 수지 층(22)에 의해 덮히지 않은 장식 층(20)의 영역을 포함하여 제1 무선 투과성 수지 층(22) 전체를 덮는 제2 무선 투과성 수지 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 무선 투과성 수지 층(21)은 상기 제1 무선 투과성 수지 층(22)에 오버몰드 되어 있거나(overmolded) 또는 그 반대인, 차량용 레이돔(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 무선 투과성 수지 층(22)은 상기 장식 층(20) 부분만을 덮는, 차량용 레이돔(10).
  4. 제1항에 있어서, 상기 준금속 또는 준금속 합금은 실리콘, 붕소, 게르마늄, 비소, 안티몬 및/또는 텔루륨으로부터 선택되는 것인, 차량용 레이돔(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장식 층(22)은 적어도 하나의 산화물(oxide)을 더 포함하는, 차량용 레이돔(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 레이돔(10)을 포함하는 차량(14)에있어서, 전면 그릴 어셈블리(12)를 포함하고, 상기 레이돔(10)은 상기 그릴 어셈블리(12) 내에 위치되며, 상기 차량(14)은 상기 레이돔(10)의 뒤에 정렬된 상태로 (in registration with) 위치된 레이더 안테나(16)를 더 포함하는 것인, 레이돔(10)을 포함하는 차량(14).
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