KR20190058072A - 차량용 레이더 장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 레이더 장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 차량용 레이더 장치는: 회로기판에 설치되며, 전자기파를 송수신하는 안테나와, 회로기판을 감싸며, 내측면이 안테나의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 레이돔을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 레이더 장치{RADAR DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 레이더 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 레이돔을 통과하는 전자기파의 왜곡 및 손실을 줄여, 전체 레이더의 시야를 향상시킬 수 있는 차량용 레이더 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 레이더 장치는 전파 송수신을 통하여 표적 장치의 거리, 속도 및 각도를 탐지하거나 추적할 수 있다. 이러한 레이더 장치는 전자기파를 송수신하는 안테나 및 내부 전자부품 및 이를 보호하는 레이돔(Radome)을 포함한다. 안테나에서는 전자기파가 방사되며, 방사된 전자기파는 안테나와 레이돔 사이의 공간을 통과한다. 이때, 안테나와 레이돔 사이 거리가 길어짐으로써 전자기파가 왜곡이 발생하여 빔폭이 감소되어 시야(FOV: Field Of View)가 줄어드는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0000650호(발명의 명칭: 차량용 레이더 장치, 공개일: 2016.01.05.)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 레이돔을 통과하는 전자기파의 왜곡 및 손실을 줄여, 전체 레이더의 시야를 향상시킬 수 있는 차량용 레이더 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 차량용 레이더 장치는: 회로기판에 설치되며, 전자기파를 송수신하는 안테나; 및 상기 회로기판을 감싸며, 내측면이 상기 안테나의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 레이돔;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이돔의 내측면과 상기 안테나 사이의 최단거리는 λ0/2(λ0: 공기 중에서의 전자기파의 파장)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이돔의 내측면과 상기 안테나 사이의 최단거리 지점에서 상기 레이돔의 두께는 λg/2(λg: 레이돔 매질 내에서의 전자기파의 파장)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이돔은 외측면이 상기 안테나의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이돔은 내측면의 곡률이 외측면의 곡률보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이돔은 외측면이 상기 안테나 방향으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이돔은 외측면이 편평하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 레이더 장치는 내측면이 안테나의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 레이돔을 통해 레이돔을 통과하는 전자기파의 왜곡 및 손실을 줄여, 전체 레이더의 시야를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 안테나에서 방사된 전자기파가 레이돔을 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 안테나에서 방사된 전자기파가 레이돔를 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 안테나로부터 방사된 전자기파가 레이돔를 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고각 방향으로 방사되는 전자기파의 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방위각 방향으로 방사되는 전자기파의 패턴을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 안테나에서 방사된 전자기파가 레이돔을 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치(1)는 안테나(100)와 레이돔(200)을 포함한다. 안테나(100)는 회로기판(10)에 설치되며, 전자기파를 송수신한다. 구체적으로, 안테나(100)는 차량의 전방으로 전자기파를 방사하거나, 차량의 외부로부터 전자기파를 수신한다. 이때, 안테나(100)는 고각방향으로 좁은 빔폭을 가지며, 방위각방향으로는 넓은 빔폭을 가질 수 있다.
레이돔(200)은 회로기판(10)을 감싸며, 내측면(210a)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성된다. 즉, 레이돔(200)에서 회로기판(10)과 마주하는 면이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성된다. 레이돔(200)은 외부 환경으로부터 회로기판(10) 및 안테나(100) 등 전자부품을 물리적으로 보호하는 역할을 하며, 안테나(100)로부터 나오는 전자기파가 통과된다. 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 최단거리는 λ0/2(λ0: 공기 중에서의 전자기파의 파장)이다. 도 2를 참조하면, 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 중심(O)까지의 거리(도 2 기준)는 λ0/2이다. 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 최단거리 지점에서 레이돔(200)의 두께는 λg/2(λg: 레이돔 매질 내에서의 전자기파의 파장)이다.
레이돔(200)은 제1레이돔(210)과 제2레이돔(220)을 포함한다. 제1레이돔(210)은 안테나(100)의 상측에 배치되며, 내측면(210a)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성된다. 제2레이돔(220)은 제1레이돔(210)에서 회로기판(10) 측으로 연장형성된다.
레이돔(200)의 내측면(210a)은 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면 사이의 거리가 설정거리 이하가 되도록 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성된다. 구체적으로, 제1레이돔(210)의 내측면(210a)은 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성되되, 안테나(100)와 제1레이돔(210)의 내측면(210a) 사이의 거리가 설정거리 이하가 된다. 즉, 안테나(100)에서 방위각 방향(L2)으로 방사된 전자기파가 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이를 통과하는 거리가 설정거리를 초과하여 길어지지 않는다. 여기서 설정거리는 전자기파가 왜곡되거나 손실되지 않도록 설정된 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 적정거리를 의미한다. 구체적으로, 방위각 방향(L2)으로 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 거리가 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔(200)보다 상대적으로 짧아진다.
또한, 제1레이돔(210)의 내측면(210a)은 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성됨으로써, 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)가 작아져 반사의 양이 줄어든다(도 2 참조). 구체적으로, 내측면(210a)이 볼록하게 형성되는 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)은 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)보다 작아 반사의 양이 줄어든다.
따라서, 전자기파가 왜곡되거나 손실되는 것이 줄어들고, 방위각 방향(L2)으로 빔폭이 증가될 수 있다.
레이돔(200)은 외측면(210b)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성될 수 있다. 즉, 제1레이돔(210)의 외측면(210b)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성될 수 있다.
레이돔(200)은 내측면(210a)의 곡률이 외측면(210b)의 곡률보다 클 수 있다. 구체적으로, 제1레이돔(210)은 내측면(210a)의 곡률이 외측면(210b)의 곡률보다 클 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고각 방향으로 방사되는 전자기파의 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방위각 방향으로 방사되는 전자기파의 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7을 살펴보면, 안테나(100)에서 고각 방향(L1)으로 방사되는 전자기파는 편평한 레이돔(Flat Radom), 레이돔이 없는 상태(W/O Radom) 및 본 발명에 따른 레이돔(New Radom)(200)인 경우에 상관없이 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이를 통과하는 거리가 길어지더라도 왜곡되거나 손실되는 것이 거의 없어, 전자기파 패턴의 차이가 크게 나지 않는다는 것을 알 수 있다. 여기서 편평한 레이돔(Flat Radom)은 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔을 의미한다.
그러나, 도 8을 살펴보면, 안테나(100)에서 방위각 방향(L2)으로 방사되는 전자기파는 편평한 레이돔(Flat Radom)인 경우 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이를 통과하는 거리가 설정거리 초과하여 길어지면서 전자기파 패턴이 사인곡선(sine wave) 형태로 왜곡되고, 빔폭이 감소되는 것을 알 수 있다.
반면에, 본 발명에 따른 레이돔(New Radom)(200)인 경우 내측면(210a)이 볼록하게 형성되고, 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 거리가 설정거리 이하이므로, 안테나(100)에서 방위각 방향(L2)으로 방사되는 전자기파 패턴이 왜곡되는 것이 줄어들 뿐만 아니라, 빔폭이 오히려 증가되는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 10dB 빔폭 기준(Reference Line)으로 레이돔이 없는 상태(W/O Radom)에서는 약 130degree이고, 편평한 레이돔(Flat Radom) 경우 약 105degree로 빔폭이 감소되나, 본 발명에 따른 레이돔(New Radom)인 경우 약 140degree로 빔폭이 증가되는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 레이더 장치(1)는 내측면(210a)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 레이돔(200)을 통해, 안테나(100)에서 방위각 방향(L2)으로 나오는 전자기파가 통과되는 거리가 설정거리를 초과하지 않으므로, 전자기파가 왜곡되거나 손실되는 것이 줄어들고, 방위각 방향(L2)으로 빔폭이 증가될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 안테나에서 방사된 전자기파가 레이돔를 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
다음으로, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하에서 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치에 대해 설명함에 있어서는, 도 1과 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치와 중복되는 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
레이돔(200)은 외측면(210b)이 안테나(100) 방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 레이돔(200)은 제1레이돔(210)과 제2레이돔(220)을 포함한다. 제1레이돔(210)은 안테나(100)의 상측에 배치되고, 내측면(210a)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성되며, 외측면(210b)이 안테나(100) 방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 제2레이돔(220)은 제1레이돔(210)에서 회로기판(10) 측으로 연장형성된다.
도 3과 같이, 레이돔(200)의 내측면(210a)은 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면 사이의 거리가 설정거리 이하가 되도록 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성된다. 구체적으로, 제1레이돔(210)의 내측면(210a)은 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성되되, 안테나(100)와 제1레이돔(210)의 내측면(210a) 사이의 거리가 설정거리 이하가 된다. 즉, 안테나(100)에서 방위각 방향(L2)으로 방사된 전자기파가 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이를 통과하는 거리가 설정거리를 초과하여 길어지지 않는다. 구체적으로, 방위각 방향(L2)으로 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 거리가 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔(200)보다 상대적으로 짧아진다.
또한, 제1레이돔(210)의 내측면(210a)은 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성됨으로써, 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)가 작아져 반사의 양이 줄어든다(도 4 참조). 구체적으로, 내측면(210a)이 볼록하게 형성되는 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)은 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)보다 작아 반사의 양이 줄어든다.
따라서, 전자기파가 왜곡되거나 손실되는 것이 줄어들고, 방위각 방향(L2)으로 빔폭이 증가될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 안테나로부터 방사된 전자기파가 레이돔를 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
다음으로, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 레이더 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하에서 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 레이더 장치에 대해 설명함에 있어서는, 도 1과 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레이더 장치와, 도 3과 도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레이더 장치와 중복되는 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
레이돔(200)은 외측면(210b)이 편평하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 레이돔(200)은 제1레이돔(210)과 제2레이돔(220)을 포함한다. 제1레이돔(210)은 안테나(100)의 상측에 배치되고, 내측면(210a)이 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성되며, 외측면(210b)이 안테나(100) 방향으로 편평하게 형성될 수 있다. 제2레이돔(220)은 제1레이돔(210)에서 회로기판(10) 측으로 연장형성된다.
도 5와 같이, 레이돔(200)의 내측면(210a)은 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면 사이의 거리가 설정거리 이하가 되도록 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성된다. 구체적으로, 제1레이돔(210)의 내측면(210a)은 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성되되, 안테나(100)와 제1레이돔(210)의 내측면(210a) 사이의 거리가 설정거리 이하가 된다. 즉, 안테나(100)에서 방위각 방향(L2)으로 방사된 전자기파가 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이를 통과하는 거리가 설정거리를 초과하여 길어지지 않는다. 구체적으로, 방위각 방향(L2)으로 안테나(100)와 레이돔(200)의 내측면(210a) 사이의 거리가 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔(200)보다 상대적으로 짧아진다.
또한, 제1레이돔(210)의 내측면(210a)은 안테나(100)의 반대방향으로 볼록하게 형성됨으로써, 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)가 작아져 반사의 양이 줄어든다(도 4 참조). 구체적으로, 내측면(210a)이 볼록하게 형성되는 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)은 내측면(210a)이 편평하게 형성되는 레이돔(200)에 입사되는 전자기파의 입사각도(θ)보다 작아 반사의 양이 줄어든다.
따라서, 전자기파가 왜곡되거나 손실되는 것이 줄어들고, 방위각 방향(L2)으로 빔폭이 증가될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 차량용 레이더 장치 10 : 회로기판
100 : 안테나 200 : 레이돔
210 : 제1레이돔 211 : 중앙부
220 : 제2레이돔

Claims (7)

  1. 회로기판에 설치되며, 전자기파를 송수신하는 안테나; 및
    상기 회로기판을 감싸며, 내측면이 상기 안테나의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 레이돔;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이돔의 내측면과 상기 안테나 사이의 최단거리는 λ0/2(λ0: 공기 중에서의 전자기파의 파장)인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레이돔의 내측면과 상기 안테나 사이의 최단거리 지점에서 상기 레이돔의 두께는 λg/2(λg: 레이돔 매질 내에서의 전자기파의 파장)인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 레이돔은 외측면이 상기 안테나의 반대방향으로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 레이돔은 내측면의 곡률이 외측면의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 레이돔은 외측면이 상기 안테나 방향으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 레이돔은 외측면이 편평하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
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