KR20200133767A - 안테나 어레이 소자의 방사 방법 및 장치 - Google Patents
안테나 어레이 소자의 방사 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
복수의 층과 방사 어레이 소자를 구비하는 레이더 시스템으로서, 슬롯형 도파관을 통해 전파될 때 소자에 신호가 제공된다.
Description
관련 특허 출원 상호 참조
본 출원은 2018년 4월 19일에 출원된 미국 가출원 제62/660,159호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 무선 시스템에 관한 것이고, 구체적으로는, 메타물질 구조(metamaterial structure)의 방사에 관한 것이다.
레이더나 셀룰러 통신과 같은 무선 전송 시스템에서, 안테나의 크기는 애플리케이션, 안테나의 구성, 방사 소자의 디자인 및 구조, 전송 특성, 시스템의 목표, 제조 가능성 및 기타 요건 및/또는 제한에 의해 결정된다. 무선 애플리케이션이 광범위하게 적용됨에 따라, 주어진 안테나나 방사 구조체에 할당된 풋 프린트(footprint) 및 기타 파라미터가 제한된다. 또한, 대역폭의 확대, 미세 제어, 범위의 확대 등과 같은 안테나 시스템의 성능 향상에 대한 요구가 계속 증대되고 있다. 본 발명은 이러한 목적과 또 다른 목적을 충족시키기 위한 파워 안테나 구조체를 제공한다.
본 출원은 첨부 도면과 관련하여 설명된 다음의 상세한 설명을 통해 더욱 충분히 이해될 수 있으며, 첨부 도면은 축척대로 그려지지 않고 유사한 참조 부호가 전체에 걸쳐 유사한 부분을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사 구조체와 같은 전송선 어레이(transmission line array)에 대한 공동 피드(corporate feed)를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조를 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 메타물질 상판(metamaterial superstrate) 및 메타물질 로딩 소자(metamaterial loading element)를 구비하는 기판을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이의 일부를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이의 일부를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이 소자의 포지셔닝을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이의 일부를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 메타물질층을 구비하는 안테나 시스템을 도시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템을 도시한다.
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도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조를 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 메타물질 상판(metamaterial superstrate) 및 메타물질 로딩 소자(metamaterial loading element)를 구비하는 기판을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이의 일부를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이의 일부를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이 소자의 포지셔닝을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 리액턴스 제어 회로를 구비하는 안테나 어레이의 일부를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 메타물질층을 구비하는 안테나 시스템을 도시한다.
여기에 설명된 본 발명은, 특히, 차량용 레이더 모듈에 대한 성능을 향상시키기 위해 방사 소자를 구비하는 안테나 구조체를 제공한다. 여기에는 다양한 방사 소자와 배열 구조체가 포함된다. 각 소자의 어레이는 주어진 소스나 소스들로부터 어레이 및/또는 소자의 다양한 부분으로 전력을 분배하는 공급망을 통해 신호와 전력을 수신한다. 이러한 전력 분배는, 여기서, 공급망이라고 하며, 안테나의 성능을 향상시키기 위해 디자인된 공급망 내에 구조체(structure)와 구성체(configuration)가 존재한다. 공급망 설계는, 빔 조향과 같이, 방사된 빔을 제어하고, 테이퍼링 등을 통해 빔의 형상을 만드는 메커니즘을 제공한다.
본 발명은 도 1에 도시된 안테나 시스템(100)의 맥락에서 설명된다. 본 실시예와 본 명세서에 제공된 예는 차량 애플리케이션의 맥락에서 설명되지만, 본 발명은 광범위한 애플리케이션에 적용될 수 있다. 본 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라, 본 발명의 적용에 관한 완전한 예를 제공하기 위한 것이다. 본 명세서에 설명된 개념은 다른 시스템 및 다른 안테나 구조체에도 적용할 수 있다. 본 명세서에 제시된 발명과 그 변형은 방사 소자 및 공급 구조체를 통합하는 통신 시스템이나 다른 애플리케이션에서도 사용될 수 있다.
도 1의 시스템은 운전자에게 자동화된 정보를 제공하는 자율 주행 및/또는 "ADAS(Automated Driver Assist Systems)"를 지원하는 것과 같은 자동차 레이더 시스템의 구성 요소를 포함한다. 시스템(100)은 시스템(100) 내에서 신호, 정보 및 명령을 전달하기 위해 일부 모듈과 통신 버스(13)를 제어하는 중앙 처리 유닛(102)을 포함한다. 시스템(100)은 공중 신호(over-the-air signals)를 생성하기 위한 방사 구조체(200)를 포함하는 데, 이 경우, 특정 변조된 신호를 전송하고, 해당 시스템이 물체를 감지하여 감지된 물체에 대한 다양한 정보를 도출하는 전송된 신호의 반사나 에코를 수신하기 위해 레이더 신호로 사용된다. 송수신기(110)는 방사 구조체(200)를 제어하는 안테나 제어기(112)를 작동시키기 위해 전송 신호 제어기(108)의 작동 하에 작동된다. 시스템(100)은 센서 융합에 대한 인터페이스(104)를 통해 도출된 정보를 센서 융합(미도시)에 제공한다. 센서 융합은 또한 방사 구조체(200)에서 수신된 아날로그 정보인 원시 데이터(raw data)를 요구할 수 있다. 이러한 방식으로 시스템(100)은 자동차 시스템의 목표를 달성하도록 동작한다.
도 1에서와 같이, 안테나 시스템(100)은 안테나 시스템(100)과 센서 융합 모듈(도시하지 않음) 사이에서 정보가 전달되는 센서 융합에 대한 인터페이스(104)를 거치는 것과 같은 다른 모듈과의 인터페이스를 포함한다. 안테나 시스템(100)은 전자석 방사나 빔의 생성 및 수신을 제어하기 위한 안테나 제어기(112)를 포함한다. 안테나 제어기(112)는 빔의 방향, 전력 및 다른 파라미터를 결정하고, 다양한 방향으로의 빔 조향을 달성하기 위해 방사 구조체(200)를 제어한다. 시스템(100)의 디자인은 안테나를 조향할 수 있는 각도 범위를 결정한다. 조향은 방사 빔의 메인 로브(main lobe)의 방향을 특정 방향으로 변경하는 것이다.
예를 들어, 빔의 방향이 안테나 평면에 대략 수직인 원래 조준 방향인 경우, 시스템(100)은 빔을 제 1 각도 방향으로 x도 및 제 2 각도 방향으로 y도 조향할 수 있다. 각도 x와 y가 같거나 다를 수 있다. 시스템(100)은 빔을 안테나 평면에 대해 방위각 방향이나 수평 방향으로 조향할 수 있거나 안테나 평면에 대해 높이 방향이나 수직 방향으로 조향할 수 있다. 2차원 안테나는 방위각(azimuth)과 높이(elevation)를 모두 조정한다.
안테나 시스템(100)은 본 명세서에서 전송선(transmission line)으로 지칭되는 공급망 경로에서 리액턴스, 위상 및 신호 강도를 제어할 수 있게 한다. 여기서, 주어진 전송선은 신호원으로부터 안테나 어레이의 주어진 부분이나 주어진 방사 소자로의 경로로 간주된다. 방사 구조체(200)는 제어 회로(130)와 함께 전력 분배 회로 등을 포함한다. 제어 회로(130)는 리액턴스 제어 모듈("RCM(Reactance Control Module)")(120)이나 가변 캐패시터와 같은 리액턴스 제어기를 포함하여, 전송 회로의 리액턴스를 변경함으로써 전송선을 통해 전파되는 신호의 특성을 제어한다. RCM(120)은 방사 어레이 구조체(126)의 개별 안테나 소자를 통해 방사되는 신호의 위상을 변경하는 작용을 한다. 일부 실시예에서, 리액턴스 제어기(120)는 신호의 위상을 변경하는 버랙터(varactor)이다. 일부 실시예에서 리액턴스 제어기(120)는 수신 신호용 저잡음 증폭기("LNA(Low Noise Amplifier)"), 및 송신 경로용 전력 증폭기("PA(Power Amplifier)")나 고전력 증폭기("HPA(High-Power Amplifier)")와 같은 증폭기에 통합된다.
제어 회로(130)는 방사 어레이 구조체(126)에의 연결에서 입력 임피던스를 일치시키기 위해 임피던스 매칭 소자(118)도 포함한다. 임피던스 매칭 소자(118)와 리액턴스 제어 모듈(120)은 공급 분배 모듈(116)에 전부 구성되거나 서로 근접할 수 있다. 제어 회로(130)의 구성 요소는 특정 제어를 수행하는 바이어스 전압과 같은 제어 신호를 포함할 수 있다. 이들 제어 신호는 인터페이스(104)를 통해 수신된 센서 융합으로부터의 명령에 대한 응답과 같이 시스템(100)의 다른 부분에서 발생할 수 있다. 다른 실시예에서, 대안적인 제어 메커니즘이 사용된다.
기판 집적형 도파관("SIW((Substrate Integrated Waveguide)")과 같은 전송 경로나 계층형 안테나 디자인 또는 접힌 안테나 디자인을 형성하기 위해 유전체 기판을 통합하는 구조의 경우, RCM을 지지할 마이크로스트립이나 스트립 라인 부분을 삽입하는 것과 같이 전송선과의 통합을 통해 리액턴스 제어가 달성될 수 있다. 전송선에 중단이 있는 경우, 신호 흐름을 동일한 방향으로 유지하기 위해 전이(transition)가 이루어진다. 마찬가지로, 리액턴스 제어 구조는 시스템(100)이 전송선의 리액턴스를 제어 및 조정할 수 있도록 DC 바이어스 라인이나 다른 제어 수단을 통하는 것과 같은 제어 신호가 필요할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 전송 신호로부터 제어 신호를 분리하는 역할을 하는 구조체(들)를 포함한다. 안테나 전송 구조체의 경우, 분리 구조는 AC 전송 신호로부터 DC 제어 신호(들)를 분리하는 역할을 하는 공진 제어 모듈일 수 있다.
본 발명은 무선 통신 및 레이더 애플리케이션, 특히, 공학적 방사 구조를 사용하여 전자기파를 조작할 수 있는 메타구조("MTS(meta-structure)")나 메타물질("MTM(metamaterial)") 구조와 같은 방사 소자를 포함하는 애플리케이션에 적용할 수 있다. 추가로, 본 발명은 레이더 신호와 같은 무선 신호를 생성하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 데, 이는 지향성이 개선되고, 사이드 로브(side lobe)와 같은 바람직하지 않은 방사 패턴 양상을 감소시킨다. 본 발명은 안테나를 통해 레이더 시스템용 "RF(Radio Frequency)" 파를 생성하는 전례없는 성능을 제공한다. 이들 발명은 물체 감지에 사용되는 센서 중 하나를 제공하여 향상된 센서 성능을 제공하고 자율 주행을 지원한다. 본 발명은 이러한 애플리케이션으로 한정되지 않고, 무선 통신, 5G 셀룰러, 고정 무선(fixed wireless) 등과 같은 다른 안테나 애플리케이션에서도 쉽게 사용될 수 있다.
셀룰러 시스템에서, 본 발명은 고주파에서 밀리미터파 스펙트럼의 초광대역 시스템을 가능하게 하여, 이들 시스템을 고밀도, 초고속, 저지연, 신뢰성 및 확장성을 갖게 한다. 통합 연결에서 장치, 데이터 및 통신을 위한 더 많은 용량이 존재한다. 본 발명은 고밀도 네트워크에서 더 높은 커버리지와 가용성을 제공하기 위해 5G 무선 시스템에 대한 초연결성 뷰(hyper connected view)를 가능하게 한다. 이들 신규 서비스에는 저전력이고 높은 처리량을 제공하는 "M2M(machine-to-machine)", "IoT(Internet of things)" 애플리케이션이 포함된다.
다양한 예에서, 시스템(100)에는 다중 조향 각도로 RF 신호를 제공하기 위한 "MMIC(Millimeter wave IC)"와 같은 "RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)"와 통합된 안테나 빔 조향 성능이 포함된다. 안테나는 메타구조 안테나, 위상 배열 안테나 또는 밀리미터파 주파수로 RF 신호를 방사할 수 있는 임의의 다른 안테나일 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 정의된 메타구조는 기하학적 구조에 기초하여 원하는 방향으로 입사 방사선을 제어 및 조작할 수 있는 공학적 구조이다. 메타구조 안테나는, 예를 들어, 전력을 분할하고 임피던스 매칭을 제공하는 공급 또는 전력 분할층, 스티어링 각도 제어 및 다른 기능을 제공하는 RFIC를 구비한 RF 회로층, 및 다중 마이크로스트립, 갭, 패치, 비아 등을 구비하는 메타구조 안테나층을 포함할 수 있다. 메타구조층은 메타물질층을 포함할 수 있다. 빔 조향 안테나의 다양한 구성, 형상, 디자인 및 치수는 특정 디자인을 구현하고 특정 제약을 충족시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 매우 짧은 시간에 현재 시스템의 전체 환경을 스캔하기 위해 RF 파를 조작하는 전례없는 성능이 있는 스마트 액티브 안테나를 제공한다. 본 발명은 다양한 구성에서 MTM 방사 구조를 사용하는 스마트 빔 조향과 빔 형성을 제공하며, 안테나의 전기적 변화는 위상 시프트와 조정을 달성하여 복잡성과 처리 시간을 줄이고, 장거리의 물체를 감지하기 위해 최대 약 360° 시야의 빠른 스캔을 가능하게 하는 데 사용된다.
본 발명은 전도성 재료 내에서 불연속적으로 구성된 복수의 전송선(도 1에 도시되지 않음)과 전송선에 근접한 단위 셀 방사 소자의 격자 구조로 이루어진 공급 구조체(116)를 지원한다. 공급 구조체(116)는 공급 구조체(116)에서 전송선이나 전송선의 일부를 통해 입력 신호에 대한 경로를 제공하기 위한 커플링 디자인이 존재한다.
본 실시예는, 안테나 및 레이더 디자인에서, 본 발명의 유연성 및 견고한 디자인을 예시한다. 일부 실시예에서, 커플링 디자인은 복수의 전송선 사이에서 신호를 분할하는 전력 분배기 구조를 형성하고, 여기서, 전력은 N개의 전송선 사이에서 균등하게 분배되거나 또 다른 방식으로 분배될 수 있으며, N개의 전송선은 모두 동일한 신호 강도를 수신하는 것은 아니다. 예를 들어, 테이퍼링은 주어진 방향(들)을 향해 이동하면서 신호 강도를 감소시킴으로써 도입될 수 있다. 이는 빔의 사이드 로브(side lobe)를 감소시키면서 빔의 지향성에 따라 전력을 집중시키는 결과를 야기한다.
본 실시예의 공급 구조체(116)는 임피던스 매칭 소자(118)와 리액턴스 제어 모듈(120)을 포함한다. 공급 구조체(116)는 방사 어레이 구조체(126)에 근접하고 그 아래에 있는 전송 어레이 구조체를 통해 전송 신호를 안내하도록 형성된 N개의 전송 경로를 갖는 전송 어레이 구조체(124)에 결합된다. 본 실시예에서, 전송 신호는 전송 어레이 구조체(124)의 경로를 통해 전파되고 방사 어레이 구조체(126)의 방사 소자를 여기시키기 위해 방사된다. 단위 셀 소자(20)와 같은 방사 소자는 신호를 공중으로 방사한다. 방사 어레이 구조체(126)의 소자와 함께 지향된 방사 빔을 형성한다. 도 1의 시스템(100)의 레이아웃은 기능적인 동작을 설명하기 위해 도시되었고, 시스템(100)은 물리적으로 구성되므로 도시되지 않는다.
일부 실시예에서, 임피던스 매칭 소자(들)(118)는 방사 어레이 구조체(126) 소자의 커패시턴스나 리액턴스를 수정하기 위해 리액턴스 제어 소자(들)(120)를 포함한다. 임피던스 매칭 소자(118)는 입력 신호 파라미터가 방사 소자와 일치하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 이 소자(118)에 대한 다양한 구성 및 위치가 존재한다. 임피던스 매칭 소자(118) 및 리액턴스 제어 모듈(120)은 원하는 회로에서 주어진 기능을 달성하도록 복수의 구성 요소, 단일 구성 요소, ASIC 또는 다른 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 설명된 바와 같이, 리액턴스 제어 메커니즘(120)은 전송 어레이 구조체(124) 내의 전송선 및/또는 방사 어레이 구조체(126) 내의 방사 소자의 유효 리액턴스를 조정하기 위해 통합되며, 여기서, 상기 전송선은 방사 소자를 공급한다. 이러한 리액턴스 제어 메커니즘(120)은 제어기(미도시)에 의해 인가되는 바이어스 전압을 갖는 버랙터 다이오드일 수 있다. 버랙터 다이오드는, 역 바이어스 전압이 인가될 때, 가변 커패시터로 동작한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 역 바이어스 전압은, 본 명세서에서, 리액턴스 제어 전압 또는 버랙터 전압이라고도 지칭한다. 일부 예에서, 커패시턴스인 리액턴스의 값은 역 바이어스 전압 값의 함수이다. 리액턴스 제어 전압을 변경하면, 버랙터 다이오드의 커패시턴스가 주어진 값의 범위에서 변경된다. 대안적인 실시예는 전기적으로나 기계적으로 제어될 수 있는 리액턴스를 변경하기 위한 대안적인 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 버랙터 다이오드는 방사 소자의 전도성 영역 사이에 배치될 수도 있다. 본 실시예에서, 리액턴스 제어 모듈(120)은 다중 경로를 통해 전송 신호의 위상을 변경하여 원하는 빔 형상을 갖는 지향성 방사 빔을 생성한다.
방사 소자와 관련하여, 버랙터 전압의 변화는 방사 소자의 유효 커패시턴스에 변화를 일으킨다. 유효 커패시턴스의 변화는 방사 소자의 동작을 변경하며, 이러한 방식으로 버랙터는 빔 형성에서 방사 소자에 대한 튜닝 소자로 간주될 수 있다. 일부 실시예에서, 리액턴스 제어 소자(120)는 메타물질이나 메타구조 디자인으로 이루어진 단위 셀 소자(20)와 같은 소자의 전도성 부분 사이와 같은 방사 어레이 구조체(126) 내에 위치된다.
리액턴스 제어 메커니즘(120)은 고정된 기하학적 전송선의 리액턴스를 제어할 수 있게 한다. 전송선은 소스 신호로부터 방사 어레이 구조체(126)로 들어가는 입력까지의 전도성 경로로 정의되며, 여기서, 방사 소자는 방사 어레이 구조체(126)의 행, 열 또는 부분일 수 있는 수퍼 소자(super element)로서 배열되거나 구성된다. 하나 이상의 리액턴스 제어 메커니즘(120)이 전송선 내에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 리액턴스 제어 메커니즘(120)은 원하는 결과를 달성하기 위해 다수의 전송선 내에 배치될 수 있다. 리액턴스 제어 메커니즘(120)은 하나 이상의 전송선의 리액턴스 변화를 제공하기 위해 개별적으로 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 리액턴스 제어 메커니즘(120)은 복수의 리액턴스 제어 메커니즘(120)에 인가되는 단일 바이어스 전압과 같은 공통 제어를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 리액턴스 제어 메커니즘에 적용된 제어는 제 1 리액턴스 제어 메커니즘에 대한 수정이 제 2 리액턴스 제어 메커니즘에 대한 수정의 함수인 경우와 같이, 다른 제어 메커니즘에 대한 트리거로서 동작한다. 일부 실시예는 전송 어레이 구조체(124)의 전송선의 전부가 아닌 일부에 리액턴스 제어 소자(120)를 위치시킨다. 각 디자인은 소기의 목표를 달성하기 위해 고안되었다. 유연한 디자인에서, 이들 리액턴스 제어 소자(120)는 활성화되거나, 제어되거나 비활성화될 수 있다.
본 명세서에 설명된 차량 애플리케이션에서, 리액턴스 제어 모듈(120)은 차량에서 시야의 스윕(sweep)을 달성하기 위해 빠른 빔 조향을 가능하게 한다. 이것은 래스터 스캔, 패턴 스캔, 애드혹 스캔 또는 다른 디자인일 수 있으며, 여기서, 레이더 신호는 차량의 안전 및/또는 성능에 영향을 미치는 물체를 감지하는 작업을 수행한다. 스캔은 물체나 상태를 식별하고 그에 따라 레이더 빔을 디렉팅하는 인지 엔진(perception engine)에 의해 제어될 수 있다. 따라서 이들 발명은 향상된 센서 성능, 전천후/모든 조건 감지, 첨단 의사 결정 알고리즘 및 센서 융합을 통한 다른 센서와의 상호 작용 등으로 다양한 레벨의 자율 주행을 지원한다. 이는 전자기 신호가 어두운 환경, 비가 오는 환경, 안개가 자욱한 환경 등에 의해 방해받지 않기 때문이며, 이는 보다 유리한 환경 조건에 좌우되는 다른 센서보다 레이더가 바람직하다. 레이더 신호 및 인지 결과는 성능과 보안을 최적화하기 위해 차량의 다양한 유형의 센서와 결합될 수 있다.
자율 주행 차량과 같은 본 명세서에 설명된 구성은 레이더가 기상 조건에 방해받지 않기 때문에 레이더 센서의 사용을 최적화한다. 다른 센서보다 더 일찍 환경 정보를 캡처할 수 있는 능력은 위험과 조건의 변화를 예측할 수 있게 하여 레이더 센서가 차량을 제어하는 데 상당히 도움이 된다. 센서 성능은 또한 본 명세서에 설명된 방사 구조 및 구성을 통해 향상되어 차량 제어기(들)와 센서 융합에 대한 장거리 및 단거리 가시성을 가능하게 한다. 자동차 애플리케이션에서, 단거리는, 예컨대, 차량 앞의 횡단 보도에 있는 사람을 감지하기 위해 차량으로부터 30미터 이내를 고려하고, 장거리는, 예컨대, 고속도로에서 다른 자동차, 트럭 및 장애물을 감지하기 위해 200m 이상으로 간주된다. 이것은 물체의 움직임뿐만 아니라 이동 가능 물체와 고정된 물체의 존재를 고려한다. 본 발명은 주변 세계를 재구성할 수 있는 자동차 레이더를 제공하며, 실제 3D 시야를 갖고 사람처럼 세계를 해석할 수 있는 레이더 "디지털 눈"이다.
본 발명은 대체로 거리, 속도, 가속도, 단면적 및 도달 각도를 발견할 수 있게 하는 변조 방식과 구성을 적용한다. 본 실시예는 정보를 추출하여 톱니, 삼각형 또는 다른 형상의 파형을 전송하는 주파수 변조 연속 파형("FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform)")의 사용을 고려한다.
일부 실시예에서, 레이더 시스템은 도로상의 물체 위치 및 속도를 정확하게 결정할 수 있는 고지향성 RF 빔을 조향한다. 이들 발명은 기상 조건이나 주변 환경의 어수선함으로 인해 금지되지 않는다. 본 발명은, 레이더를 사용하여 거리와 방위각을 측정할 때, 2D 이미지 성능에 대한 정보를 제공함으로써, 기존의 대형 안테나 소자를 사용하지 않고도 물체까지의 거리와 수평면상의 투영 위치를 식별하는 방위각을 각각 제공한다.
본 발명은 레이더와 셀룰러 안테나와 같은 구조체를 방사하기 위한 방법 및 장치를 제공하고, 어레이의 하나 이상의 소자의 위상을 조정함으로써 향상된 빔 조향을 제공한다. 미국에서는 대략 77GHz이고 5GHz 범위를 갖고, 구체적으로, 76GHz 내지 81GHz인 자율 주행 차량 범위에서 FMCW를 전송 신호로 사용하면, 시스템의 계산 복잡성이 감소하고 자율성을 통해 달성할 수 있는 차량 속도가 증가한다. 본 발명은 새로운 공급 구조와 결합된 형상 구조의 특성을 이용함으로써 이들 목적을 달성한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 신규 공급 구조와 결합된 MTS나 MTM 구조의 특성을 이용함으로써 이들 목적을 달성한다.
메타구조와 메타물질은 구성보다는 구조에서 특이한 특성을 도출하며, 자연에서 일반적으로 볼 수 없는 이질적인 특성을 가지고 있다. 본 명세서에 설명된 안테나는 다양한 형태 중 임의의 것을 취할 수 있으며, 이들 중 일부는 이해를 위해 본 명세서에 설명되어 있지만, 이것은 본 발명의 가능한 실시예를 모두 편집한 것은 아니다. 안테나의 리액턴스 제어 메커니즘은 메타구조 및/또는 메타물질의 동작을 변경하여, 전송 빔의 방향을 변경한다. 즉, 이 프로세스는 방사 소자의 리액턴스를 조정하고, 그 결과, 해당 소자에서 전송되는 신호의 위상이 변경된다. 위상 변화는 빔을 조향하며, 전압 제어 범위는 전송 각도 세트에 대응한다. 시스템의 성능은 전송 각도의 범위로 지정된다.
이하의 설명은 차량 레이더 시스템 애플리케이션에 관한 것이고, 이것은 이해를 명확하게 하기 위해 제공된 것일 뿐, 본 출원을 한정하는 것은 아니다. 자율 주행 자동차나 자율 주행 차량은 특정 레벨의 성능에 관하여 설명된다. 레벨 3 내지 레벨 5에는 자율 주행 기능이 있지만, 레벨 0 내지 레벨 2에는 없다. 이들 실시예는 ADAS에 적용할 수도 있고, 운전자의 주의를 증가시키기 위해 정보를 제공한다.
가장 독립적인 유형 제어로 시작하는 레벨 5는 운전자가 입력하지 않고 완전 자동 주행하며, 그에 따라 자동차가 완전히 자율적으로 감독하기 때문에 스티어링 휠, 브레이크, 가속기 등이 필요하지 않다. 국가 도로 안전 위원회("NTHS(National Highway Safety Board)")에서 정의한 레벨 5의 차량은 모든 조건에서 모든 주행 기능을 수행할 수 있다. 운전자는 차량을 제어하는 옵션을 가질 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 완전 자동화는 인간 운전자가 없고, 승용차가 전적으로 운전한다. 레벨 5는 현재 디자인 활동의 목적이며, 요구 사항이 가장 엄격하다. 레벨 5의 차량은 주변 환경과 상황을 이해하고 그에 따라 대응해야 한다. 레벨 5가 달성되면, 다음 개발은 다른 차량과의 인터페이싱과 통신, V2V 및 피할 수 없는 사고를 관리하는 방법과 같은 안전 고려 사항과 관련될 것이다. 레벨 4는 고도로 자동화되어 있고, 차량은 특정 조건에서 모든 주행 기능을 수행할 수 있다. 레벨 4는 완전히 자율적이지 않으므로 운전자가 차량을 제어할 수 있는 옵션을 갖는다. 레벨 4의 차량 주행은 열악한 기상 조건과 같은 몇 가지 제한된 조건을 제외한 거의 대부분의 조건에서 자율적으로 관리된다. 비나 눈이 내리는 경우, 차량은 자율 주행 성능의 사용을 허용하지 않을 수 있다. 레벨 3은 조건부로 자동화되어 있고, 차량은 주변 환경을 모니터링할 수 있지만, 운전자가 필요하다. 차량 시스템이 더 이상 작동하지 않을 경우, 운전자는 항상 주의를 기울이고 차량을 제어할 준비가 되어 있어야 한다. 운전자는 도로에서 눈을 뗄 수는 있지만, 시스템이 더 이상 상황이나 주변 환경을 제공하지 않을 경우, 여전히 순간적으로 운전을 인계 받아야 한다. 레벨 3 특징의 예로는 정차 및 교통 체증과 같은 느린 속도에서 최대 속도까지 자율 주행을 트리거하는 것을 들 수 있다. 이는 다가오는 차량을 분리하기 위한 장벽이 있는 환경에서 구현될 수 있다.
낮은 레벨에는 독립적인 작동이 없고 자동화 레벨을 다양화하는 자동화 기능도 없다. 레벨 2는 부분적으로 자동화되고, 차량에는 가속과 조향과 같은 자동화 기능이 결합되어 있지만, 운전자는 항상 주행 작업에 관여하고 주변 환경을 모니터링해야 한다. 레벨 2의 차량은 조향과 제동의 양쪽을 동시에 보조할 수 있지만, 여전히 완전한 운전자의 주의가 필요하고, 이들은 자동 크루즈 제어(“ACC(Automated Cruise Control)”)와 차선 센터링이 가능하여 차선의 중앙에 차량 위치를 유지하도록 조향할 수 있다. 현재 레벨 2의 차량은 운전자가 핸들에서 손을 뗄 수 있게 하는 반면, 카메라는 운전자의 부주의함을 추적 감지하고 자동 조향을 해제하여, 운전자가 제어하게 해야 한다. 현재 이 시기에 레벨 2에 해당하는 몇몇 차량이 있다. 레벨 1은 운전자가 차량을 제어하는 경우 운전자를 지원하지만, 몇몇 운전 보조 특징들이 차량 디자인에 포함될 수 있다. 레벨 1의 차량은 조향이나 제동을 지원할 수는 있지만, 일반적으로 제동을 조정하여 전방 차량과 소정 거리를 유지하도록 하는 것과 ACC와 같은 것을 동시에 지원하지는 않는다. 레벨 1의 차량은 본 발명 당시에도 꽤 오랫동안 생산되고 있었다. 레벨 0의 차량에는 자동화가 없고, 차량은 운전 보조 기능이 최소화되거나 전혀 사용되지 않고 운전자가 완전히 제어한다. 레벨 0의 차량은 자율 주행 성능이 전혀 없고, 이들은 2010년의 현재까지도 생산 중에 있다.
개발 중인 차량 시스템에서는, 자동화 및 독립적인 성능의 비율이 증가하고 있어, 차량이 주변 환경과 상황을 감지하고 그에 따라 반응해야 한다. 센서는 적어도 인간 운전자만큼 빠르게 반응할 수 있을 정도로 충분히 빠르게 작동해야 하고, 센서를 컴퓨터가 제어하므로 사람의 운전 능력을 능가할 것으로 예상된다. 레이더는 거의 모든 날씨 조건에서 밤낮으로 실행될 수 있을 뿐만 아니라, 거의 처리없이 아날로그 신호로부터 정보를 제공하므로 차량 제어에 이상적인 센서이다. 이에 비해, 데이터는 카메라 센서에서의 광범위한 디지털 처리로 관리되어야 한다. 레이더 시스템의 지연 시간 단축은, 예컨대, 차량이 60mph 초과인 고속 주행시에 필요한 빠른 응답 시간을 가능하게 한다.
또한 센서는 넓은 시야를 스캔해야 하며, 이는 일반적인 센서는 일정 기간 동안 해당 영역을 스캔해야 한다는 것을 의미한다. 레이더 센서를 사용하여 영역, 예컨대, 시야를 스캔하기 위해서는 방사 패턴의 메인 로브 방향을 변경하는 빔 조향이 필요하다. 일반적으로, 이것은 안테나 소자를 전환하거나 다른 시간에 다른 안테나 소자에 신호를 제공하여 수행되었다. 유사하게, 일부 시스템은 안테나 소자를 구동하는 RF 신호의 상대적 위상을 변경한다. 이들 방법은 빔의 메인 로브의 지향성을 제어하기 위해 디지털 시스템에 의해 제어된다. 이 설명에서 우리는 안테나 방향을 빔의 메인 로브 방향으로 지칭할 것이다.
방사 빔 생성, 디지털 빔 형성 및 아날로그 빔 형성을 위한 다양한 방법이 있다. 아날로그는 RF 중심 주파수에서 결합하는 위상 배열 안테나 구조를 사용하며, 각 소자 또는 소자 그룹은 상이한 위상으로 이루어진다. 모든 소자로부터의 신호는 본 명세서에서 전송 채널이나 경로로 지칭되는 하나의 전송원으로부터 전송된다. 수신 신호는 또한 결합되어, 수신 채널에 대한 단일 입력을 형성하고 하나의 신호로 다운 컨버팅된다.
디지털 빔 형성("DBF(Digital Beam Forming)")은 각 안테나 소자나 소자 그룹에 개별적인 전송 채널을 적용한다. DBF 프로세스에서는 모든 방향으로 조향되는 복수의 독립적인 빔이 형성되어, 동적 범위를 개선하고 복수의 빔을 제어하며 진폭 및 위상의 빠른 제어를 제공할 수 있다. 중간 주파수("IF(Intermediate Frequency)")로 하향 컨버팅하고 신호를 디지털화하는 것은 각 개별 안테나 소자나 소자 그룹에서 실현된다. 신호는 합산 지점에서 결합을 위해 개별적으로 수신 및 처리된다.
본 발명은 아날로그 및 디지털 처리 양쪽 모두의 이점을 제공하기 위해 독창적인 아날로그 빔 형성 기술을 사용한다. 빔을 생성하고 지향하는 안테나 소자의 제어는 아날로그 영역에서 수행된다. 처리 및 제어는 차량의 주변 환경과 상황을 빠르고 정확하게 이해하기 위해 인지 성능을 적용하여 디지털 영역에서 수행된다. 본 발명은 하나 이상의 안테나 소자나 소자 그룹의 리액턴스를 변경하여, 빔의 형상과 방향을 형성하고 빔의 지향성도 변경한다.
도 1로 돌아가면, 본 발명에 따른 시스템(100)은 방사 어레이 구조체(126)의 안테나 소자의 동작을 제어하기 위해 안테나 제어기(112)에 결합된 방사 어레이 구조체(126)와, 레이더 시스템(100)과 그 내부의 개별 구성 요소의 동작을 제어하는 중앙 처리 유닛(102), 및 레이더 전송 신호를 생성하고 반사 신호, 에코 신호 또는 복귀 신호를 수신하는 송수신기(110)를 포함한다. 송수신기(110)는 함수를 송수신할 수 있는 단일 유닛일 수 있고, 각각의 신호를 각각 처리하는 수신 유닛과 송신 유닛을 포함하는 다중 유닛일 수도 있다. 전송 신호 제어기(108)는, 전송된 신호가 주파수나 위상에서 변조될 때, 레이더 센서 애플리케이션에 사용되는 FMCW 신호와 같은 특정 전송 신호를 생성한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기능 모듈은 기능을 증가시키기 위해 결합되거나 확장될 수 있다. 송수신기 신호 제어기(108)는 사전 정의된 신호 형식을 가질 수 있거나 센서 융합 또는 다른 차량 제어로부터 명령어를 수신할 수 있다. 연속파 레이더는 알려진 안정적인 주파수로 전송한다. 무선 에너지는 본 명세서에서 타겟으로 지칭된 물체의 반사를 통해 송수신된다. 연속파 신호의 사용은 도플러 효과(Doppler effect)의 측정을 가능하게 하며, 정지 물체와 느리게 움직이는 클러터(clutter)의 간섭에 상대적으로 영향을 받지 않는 시스템을 제공한다. 복귀된 신호의 주파수에 대한 도플러 효과인 반사는 레이더 시스템에 상대적인 타겟 속도의 방사형 구성 요소를 직접적이고 정확하게 측정한다. 여기서, 도플러 효과는 전송파와 수신파의 주파수 차이이며, 감지된 물체의 속도 데이터에 대응한다. 물체의 움직임이 수신 신호의 주파수를 어떻게 변경시켰는지를 측정한 것이다. 신호가 복귀하는 데 걸리는 시간은 범위라고 지칭되는 타겟까지의 거리를 제공한다. 범위와 도플러 정보의 조합은 주변 환경의 타겟에 대한 정확한 정보를 제공한다. 이들 기술은 동일 신호에서 범위와 속도에 대한 매우 정확한 정보를 제공한다. 이러한 신호를 처리하는 회로도 축소되는 데, 이는 안테나 소자에서 수신된 신호를 혼합한 후 신호 처리가 수행되기 때문에, 카메라 및 다른 계산 집약적인 작업과 비교하여, 아날로그 영역에서 지연 및 계산 래그(computational lag)을 감소시키는 작업이 수행되기 때문이다. 광학 데이터에 좌우되는 시스템은 주변 환경과 상황 작동에 제한적일 뿐만 아니라 광범위한 계산에 크게 좌우된다. 또한, 레이더는 라이다(lidar)라고 지칭되는 레이저 솔루션과 같은 피크 전력이 높은 펄스 방사를 사용하는 다른 시스템에 비해 안전성을 제공한다.
따라서, 레이더 시스템(100)이 감지된 물체인 타겟의 범위 및 속도를 측정할 수 있게 하기 때문에 본 명세서의 예에서는 FMCW 신호가 고려된다. 이러한 유형의 감지는 자율 주행 차량을 가능하게 하는 자동차 시스템의 핵심 구성 요소이다. 시스템 및 애플리케이션의 원하는 정보 및 사양에 따라 다른 변조 유형이 통합될 수 있다. FMCW 형식으로는, 삼각형, 톱니형, 직사각형 등을 포함하는 FMCW 내에서 사용될 수 있는 다양한 변조 패턴이 있으며, 각각은 장점과 목적이 있다. 예를 들어, 톱니형 변조는 타겟까지의 거리가 멀고 도플러 주파수 변경 사용 시에 사용될 수 있고, 삼각 변조는 도플러 주파수 정보에서 이용 가능한 정보를 확장하여 타겟의 가속도를 결정하고, 다른 파형은 다른 성능을 제공한다. 소정 결과를 얻기 위해 다른 변조 방식이 사용될 수 있다.
수신된 레이더 정보는 메모리 저장 장치(128)에 저장되며, 정보 구조는 전송 유형 및 변조 패턴에 의해 결정될 수 있다. 저장된 정보는 패턴을 감지하고 시스템(100)이 작동을 개선할 수 있도록 레이더 작동과 병행하여 처리될 수 있다. 일부 실시예에서, 기계 학습은 수신 정보를 처리하고 물체의 클래스나 다른 물체 식별을 예측하는 데 사용된다. 이들 시스템은 신경망 기술을 사용하는 것과 같은 패턴 매칭 기술을 사용할 수 있다.
전송 신호 제어기(108)는 또한 "OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple)" 신호와 같은 셀룰러 변조 신호를 생성하는 데 사용될 수 있다. 전송 공급 구조체(116)는 다양한 시스템에 사용될 수 있다. 일부 시스템에서, 신호는 시스템(100)에 제공되고, 전송 신호 제어기(108)는 인터페이스나, 변환기 또는 변조 제어기로서의 역할을 하거나, 그렇지 않으면 전송선 시스템을 통해 신호가 전파되는 데 필요한 역할을 수행할 수 있다.
본 발명은 레이더 시스템(100)과 관련하여 설명되고, 여기서, 방사 구조체(200)는 방사 어레이 구조체(126)에 공급하는 전송선의 어레이를 구비하는 공급 분배 모듈(116)을 포함한다. 도 1에서, 방사 구조체(200)의 구성 요소는 명확한 이해를 위해 기능에 기초하는 개별 모듈로 도시되어 있지만, 이들은 공급 분배 모듈(116) 내에 리액턴스 제어 모듈(120)을 위치시키기 위해 서로 결합될 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 설명된 전송 어레이 구조체(124)는 방사 어레이 구조체(126)에 근접하여 그 아래에 위치된다.
전송선은 다양한 부분을 구비하며, 제 1 부분은 동축 케이블이나 다른 공급 구조와 같은 입력으로 전송 신호를 수신하고, 제 2 부분은 전송 경로가 각 안테나 소자나 소자 그룹의 개별 경로로 분할된다. 전송 어레이 구조체(124)는 전도층 사이에 샌드위치된 유전체 기판(들)을 포함한다. 전송 신호는 기판 부분을 통해 전파되며, 전도성 구조는 전력 분할을 위해 구성된다. 본 실시예에서, 전력 분할은 복수의 안테나 소자나 소자 그룹에 공급되는 복수의 전송선이 필요한 공동 공급형 네트워크이다.
안테나 소자 그룹을 통해 개별 경로로 안테나 소자를 배열하는 것을 수퍼 소자(super element)라고 지칭한다. 안테나 소자의 대칭 어레이에서, 수퍼 소자는 어레이의 행 또는 열일 수 있다. 각각의 수퍼 소자는 유전체 기판 부분 및 복수의 슬롯을 구비하는 전도층을 포함한다. 전송 신호는 전송 어레이의 수퍼 소자 내의 이들 슬롯을 통해 수퍼 소자에 근접 배치된 MTM 소자의 어레이로 방사된다. 본 명세서에 제시된 실시예에서, MTM 어레이는 수퍼 소자에 오버레이되지만, 다양한 구성이 구현될 수도 있다. 수퍼 소자는 전송 신호가 방사되는 MTM 어레이 소자에 전송 신호를 효과적으로 공급한다. MTM 어레이 소자를 제어하면, 지향성 신호나 빔폼이 생성된다.
계속해서 도 1에서, 방사 구조체(126)는 개별 단위 셀인 개별 방사 소자를 포함한다. 이들 셀은 다양한 형상, 치수 및 레이아웃으로 이루어질 수 있다. 특히, MTS 또는 MTM 단위 셀의 경우, 다양한 전도성 구조 및 패턴으로 인한 자유도에 따라 디자인이 정의될 수 있다. 이들 특성 및 구성은 수신된 전송 신호가 방사 어레이 구조체(126)로부터 방사되는 방법을 결정한다. 방사 어레이 구조체(126)의 소자는 단위 셀의 주기적 배열로 구성될 수 있으며, 단위 셀의 치수는 전송 파장보다 작다.
MTM 또는 MTS 단위 셀을 사용하는 실시예에서, 각 소자는 음의 유전율 및 투과율과 같은 고유 특성으로 이루어져 음의 굴절률 등을 야기할 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 구조는 "LHM(Left-Handed Material)"로 분류될 수 있다. LHM을 사용하면, 기존 구조 및 재료에서 달성할 수 없는 동작이 가능하다. 본 발명에서 알 수 있는 바와 같이, 전자파 또는 전송 신호의 전파에서 흥미로운 효과가 관찰될 수 있다. 이러한 유형의 소자는, 예컨대, 원격 통신, 자동차 및 차량, 로봇, 바이오메디컬, 위성 및 기타 애플리케이션 분야에서, 예컨대, 안테나, 센서, 매칭 네트워크 및 반사기의 밀리미터파, 마이크로파 및 테라헤르츠 엔지니어링의 여러 흥미로운 장치에 사용될 수 있다.
방사 소자는 자연에서 찾을 수 없는 특성을 갖도록 설계된 구조이며, 일반적으로 반복 패턴으로 배열된다. 안테나의 경우, 이들 소자는 그 소자로부터 방사되는 전송 신호의 파장보다 훨씬 작은 크기로 제작될 수 있으며, 구조를 형성하는 기본 재료로부터가 아닌 설계되고 디자인된 구조로부터 파생된 특성을 사용한다. 정확한 형상, 치수, 기하학, 크기, 방향, 배열 등은 파형을 차단, 흡수, 강화 또는 구부림으로써 EM파를 조작할 수 있는 스마트 속성을 생성한다.
도 1의 시스템(100)에서, 방사 구조체(200)는 성능 향상, 손실 감소 등을 위해 구현되는 임피던스 매칭 소자(118)와 리액턴스 제어 소자(120)를 포함한다. 일부 실시예에서, 리액턴스 제어 모듈 또는 RCM(120)은 방사 어레이 구조체(126)로부터 방사되는 전송 신호의 위상을 제어하기 위해 안테나 제어기(112)에 의해 제어되는 커패시턴스 제어 메커니즘을 포함한다. 본 실시예의 안테나 제어기(112)는 리액턴스 제어 옵션의 매핑을 결과적인 방사 빔 옵션에 사용할 수 있다. 이것은 리액턴스 제어 모듈(120)을 제어하는 데 사용되는 룩업 테이블이나 다른 관계형 데이터베이스일 수 있다.
레이더 실시예에서, 안테나 제어기(112)는 시스템(100) 내로부터 정보를 수신한다. 예시된 실시예에서, 정보는 방사 구조체(200)와 인터페이스(104)로부터 센서 융합 모듈로 전달된다. 본 실시예는 차량 제어 시스템을 구현하기 위한 것이지만 다른 분야 및 애플리케이션에도 적용 가능하다. 차량 제어 시스템에서, 센서 융합 모듈은 일반적으로 복수의 센서로부터 정보(디지털 및/또는 아날로그 형태)를 수신한 다음 그 정보를 해석하여 다양한 추론을 수행하고 그에 따라 작업을 시작한다. 그러한 동작 중 하나는 정보를 안테나 제어기(112)에 제공하는 것이고, 여기서, 정보는 센서 정보이거나 센서 정보 등에 응답하기 위한 명령일 수 있다. 센서 정보는 물체의 범위, 속도, 가속도 등을 포함하여 하나 이상의 센서에 의해 감지된 물체의 상세를 제공할 수 있다. 센서 융합은 한 위치에서 물체를 감지하고, 그 위치에 빔을 집중시키도록 안테나 제어기(112)에 지시할 수 있다. 그런 다음, 안테나 제어기(112)는 리액턴스 제어 모듈(120) 및/또는 방사 구조체(200)에 대한 다른 제어 메커니즘을 통해 전송 빔을 제어하여 해당 빔의 방향을 변경함으로써 응답한다. 안테나 제어기(112)로부터의 명령은 방사 빔을 제어하도록 작동하고, 여기서, 방사 빔은 빔 폭, 송신 각도, 송신 방향 등과 같은 파라미터에 의해 특정될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(100)은 넓은 폭의 빔과 좁은 펜슬 포인트 빔(pencil point beam)을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나 제어기(112)는 주어진 위상 시프트나 다른 파라미터를 획득하기 위해 방사 구조체(200)에 결합된 RCM(120) 내의 리액턴스 제어 메커니즘에 적용할 전압 매트릭스를 결정한다. 일부 실시예에서, 방사 어레이 구조체(126)는 디지털 빔 형성 기술을 통합하지 않고 오히려 방사 어레이 구조체(126)를 구성하는 어레이 내의 개별 소자의 리액턴스 파라미터의 능동 제어를 통해 지향성 빔을 전송하도록 구성된다.
송수신기(110)는 레이더 장치용 신호와 같은 송신용 신호를 준비하고, 여기서, 신호는 변조 및 주파수에 의해 정의된다. 신호는 방사 구조체(200)의 각 소자에 의해 수신되고, 여기서, 방사 어레이 구조체(126)의 위상은 빔을 형성하고 조향하기 위해 안테나 제어기(112)에 의해 조정된다. 일부 실시예에서, 전송 신호는 방사 어레이 구조체(126)의 일부 또는 서브어레이(subarray)에 의해 수신된다. 서브어레이를 사용하면, 복수의 방사 빔을 순차적으로 또는 병렬로 작동하게 할 수 있다. 본 실시예는 자동차의 주변 환경에서의 물체를 감지하는 센서로서 자율 주행 차량에의 적용을 고려한다. 대안적인 실시예는 무선 통신, 의료 장비, 감지, 모니터링 등에 본 발명을 사용할 수 있다. 각 애플리케이션 유형은 본 명세서에 설명된 소자, 구조체 및 모듈의 디자인과 구성을 통합하여 그들의 요구와 목표를 수용한다.
시스템(100)에서, 신호는 안테나 제어기(112)에 의해 특정되고, 이는 이전 신호로부터 "AI(Artificial Intelligence)" 모듈(134)에 응답하거나, 인터페이스에서 센서 융합까지의 신호일 수 있거나, 메모리 스토리지(128)로부터의 프로그램 정보에 기초할 수 있다. 빔 형성을 결정하기 위한 다양한 고려 사항이 있으며, 이 정보는 본 명세서에 설명된 방사 어레이 구조체(126)의 다양한 소자를 구성하기 위해 안테나 제어기(112)에 제공된다. 전송 신호 제어기(108)는 전송 신호를 생성하고 이를 공급 분배 모듈(116)에 제공하며, 이는 전송 어레이 구조체(124) 및 방사 어레이 구조체(126)에 신호를 제공한다.
예시된 바와 같이, 방사 구조체(200)는 본 명세서에서 설명된 개별 방사 소자로 구성된 방사 어레이 구조체(126)를 포함한다. 방사 어레이 구조체(126)는 다양한 형태를 취할 수 있고, 전송 어레이 구조체(124)와 함께 동작하도록 디자인된다. 단위 셀 소자(20)와 같은 방사 어레이 구조체(126)의 개별 방사 소자는 전송 어레이 구조체(124) 내의 소자에 대응한다. 방사 어레이 구조체가 8×16셀 어레이인 일 실시예가 예시되며, 여기서, 각각의 단위 셀 소자는 균일한 크기 및 형상으로 이루어지지만, 대안 및 다른 실시예는 상이한 크기, 형상, 구성 및 어레이 크기를 포함할 수 있다. 전송 신호가, 예컨대, 동축 케이블이나 다른 커넥터를 통해 방사 구조체(200)에 제공될 때, 전송 신호는 공급 분배 모듈(116)을 통해 전송 어레이 구조체(124)로 전파되고, 이를 통해 전송 신호가 공기를 통한 전송을 위해 방사 어레이 구조체(126)로 방사된다. 도 1에서, 전송 어레이 구조체(124) 및 방사 어레이 구조체(126)는 나란히 도시되어 있지만, 본 실시예의 구성은, 본 명세서에 예시된 바와 같이, 전송 어레이 구조체에 평행하게 방사 어레이 구조체를 위치시킨다.
임피던스 매칭 소자(118) 및 리액턴스 제어 모듈(120)은 공급 분배 모듈(116)의 아키텍처 내에 배치될 수 있고, 하나 또는 양쪽 모두는 안테나나 레이더 모듈로서의 제조나 구성을 위해 공급 분배 모듈(116)의 외부에 배치될 수 있다. 임피던스 매칭 소자(118)는 리액턴스 제어 모듈(120)과 함께 작동된다. 예시된 실시예는 방사 어레이 구조체(126)로부터의 방사 신호의 위상 시프트를 가능하게 한다. 이것은 레이더 유닛이 방사 어레이 구조체(126)로 넓은 영역을 스캔할 수 있게 한다. 차량 애플리케이션의 경우, 센서는 차량의 전체 환경 스캔을 시도한다. 그런 다음, 이들 센서는 차량이 자율적으로 작동할 수 있게 하거나, 운전자에의 경고와 표시기, 및 차량에 대한 제어를 포함하는 운전자 보조 기능을 제공할 수 있다. 본 발명은 디지털 빔 형성에 의해 제어되는 복수의 안테나를 포함하는 기존의 복잡한 시스템과 극적인 대조를 이룬다. 본 발명은 기존 시스템의 속도와 유연성을 증가시키면서, 풋 프린트를 감소시키고 성능을 확장시킨다.
도 2는 방사 어레이 구조체(126)에 급전하는 전송 어레이 구조체(124)에 결합된 공급 분배 모듈(116)을 구비하는 방사 구조체(200)의 일 실시예의 사시도를 도시한다. 공급 분배 모듈(116)은 전송 어레이 구조체(124)에 연장 결합된다. 본 실시예의 방사 어레이 구조체(126)는 소자를 방사하는 단위 셀의 격자로 구성된다(도 1). 단위 셀은 전송 신호를 방사하고/방사하거나 반사된 신호를 수신하는 동작을 하는 MTS 또는 MTM 설계 전도성 구조체이다. 격자 구조는 전송 어레이 구조체(124)의 전송선으로 공급되는 신호가 격자에서 수신되도록 전송 어레이 구조체(124)에 근접 배치된다.
도 2는 복수의 수퍼 소자로의 전파를 위해 수신된 전송 신호를 분할하는 공동 급전을 제공하는 공급 분배 모듈(116)을 도시한다. 각 수퍼 소자는 방사 어레이 구조체(126)의 행 또는 열이다. 본 실시예에서, 공급 분배 모듈(116)은 전력 분배기 회로의 일종이다. 입력 신호는 다양한 경로를 통해 공급된다. 이 구성은 예시이며 공개된 특정 구조로 한정되는 것은 아니다.
공급 분배 모듈(116) 내에는 경로의 네트워크가 있고, 분할 지점의 각각은 분할 레벨에 따라 식별된다. 공급 분배 모듈(116)은 경로 네트워크를 통해 전송 어레이 구조체(124)로 전파되는 입력 신호를 수신한다. 본 실시예에서, 경로의 치수는 유사하지만, 경로의 크기는 원하는 전송 및/또는 방사 결과를 달성하도록 구성될 수 있다. 본 예에서, 전송선(144) 또는 경로 부분은 LEVEL 1에 있고, 이는 전송 어레이 구조체(124)의 수퍼 소자에 공급되는 경로의 레벨이다. 전송선(144)은 리액턴스 제어 모듈(146)의 일부를 포함하고, 이는 전송선(144)의 리액턴스를 변경하여 전송선(144)을 통해 수퍼 소자(140, 141)로 전파되는 신호의 변화를 발생시키는 동작을 한다. 리액턴스 제어 모듈(146)의 일부는 본 실시예에서 전송선(144)에 통합된다. 리액턴스 제어 모듈(146)을 하나 이상의 전송선에 결합시키는 다양한 방법이 있다. 도시된 바와 같이, LEVEL 1의 다른 경로에는 전송선(144)과 동일할 수 있는 리액턴스 제어 메커니즘이 있다.
공급 분배 모듈(116)의 전송선은 방사 구조체(200)의 기판에 존재한다. 전송선(144)은 수퍼 소자(140, 141)에 결합되어 리액턴스 제어 모듈(146)이 두 수퍼 소자에 영향을 미친다. 리액턴스 제어 메커니즘은 하나 이상의 수퍼 소자로 이어지는 경로 내에 다른 방식으로 위치할 수 있으며, 패턴화된 방식, 무작위 또는 다른 방식으로 수퍼 소자 전체에 분산될 수 있음에 유의한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 방사 구조체(200) 내의 전송 어레이 구조체(124)의 일부인 수퍼 소자층(201)의 평면도를 도시한다. 방사 구조체(200)는 복수의 층으로 이루어진 복합 기판이며, 도시된 층(201)은 2개의 전도층과 그 사이에 유전층이 있는 기판(150)으로 구성된다. 고주파 회로에 적용할 수 있는 저유전 손실(low dielectric loss) 등과 같은 특정 파라미터를 갖는 로저스 재료(Rogers material)와 같은 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, Rogers CLTE-AT 제품은 온도에 대해 열 및 위상 안정성을 나타내며, 자동차 레이더와 마이크로파 애플리케이션에 사용된다. 예시된 층(201)은 기판(150)의 일부로서, 전송선은 입력으로부터 각 전송선으로 전송 신호를 전파하도록 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍 또는 한 세트의 전송선은 슬롯형 전송선의 수퍼 소자(152)를 형성한다. 신호는 슈퍼 소자(152)를 통해 전파되고, 전도성 표면(165)의 불연속성을 통해 방사된다. 방사 어레이 구조체(126)(도 3에 도시되지 않음)는 전도성 표면(165) 위에 위치되고, 층(201)으로부터 신호를 수신하고 전송 빔을 생성하는 MTS 또는 MTM 소자를 포함한다. 방사 어레이 구조체(126)의 각 소자는 특정 방사 패턴을 지지하도록 디자인되고 구성된다. 본 실시예에서, 방사 어레이 구조체(126)는 층(201)의 전도성 표면(165)을 오버레이하도록 구성된다. 전송 어레이 구조체(124)의 해당 부분에는 복수의 수퍼 소자(152)가 포함되며, 소자의 각각은 슬롯형 도파관과 마찬가지로 작동하지만, 방사 어레이 구조체(126)에 신호를 공급하도록 배치된다. 본 발명의 방사 소자는 MTS, MTM, 전도성 패치 및 이들의 조합을 포함하는 다양한 형태 중 임의의 것을 취할 수 있다.
성능을 개선하고 손실을 감소시키기 위해, 본 실시예는 방사 신호를 방사 어레이(165)로 지향시키고 유지하기 위해 기판(150)에 홍채 구조체(166)를 위치시킨다. 홍채는 안테나 어레이의 구조 및 애플리케이션에 따라 다양한 구성으로 배치될 수 있다. 홍채 구조체(166)의 위치는, 예를 들어, 중심선(170)을 기준으로 2개의 홍채가 슬롯 반대편에 위치한다.
도 3의 안테나 구조체는 슬롯형 도파관 안테나("SWGA(Slotted Wave Guide Antenna)")의 유형으로 지칭될 수 있고, SWGA는 방사 어레이 구조체(126)에 대한 급전으로 동작한다. SWGA 부분에는 다음과 같은 구조체 및 구성 요소, 즉, 전체 접지면과, 유전체 기판과, 다중 포트 송수신기 칩셋에 대한 직접 급전과 같은 공급망과, 기판 통합 도파관("SIW(Substrate Integrated Waveguide)")에서 전파되는 전자기장을 안테나 개구의 상단에 위치된 방사 구조체와 결합하기 위한 안테나 어레이나 슬롯 안테나와 같은 보완적인 안테나 개구부가 포함된다. 공급망은 위상 제어, 진폭 변조 및 기타 RF 향상 기능을 매칭하기 위한 수동 또는 능동 럼프 구성 요소(lump component)를 포함할 수 있다. 방사 구조간의 거리는 전송 신호의 방사 주파수 파장의 절반보다 훨씬 짧을 수 있다. 능동 및 수동 구성 요소는 방사 구조체(200)를 통해 내부적으로, 또는 기판을 통해 외부로 또는 기판의 상부에 라우팅되는 제어 신호가 있는 방사 구조체 상에 배치될 수 있다.
대안적인 실시예는 방사 패턴, 대역폭, 사이드 로브 레벨 등을 개선하기 위해 방사 구조체(200)를 재구성 및/또는 수정할 수 있다. SWGA는 원하는 결과를 얻기 위해 방사 구조체를 로딩한다. 안테나 성능은 슬롯의 형상, 슬롯 패턴, 슬롯 치수, 전도성 트레이스 재료 및 패턴과 같은 방사 구조체(200)의 특징 및 재료의 디자인뿐만 아니라 임피던스 매칭 등을 달성하기 위한 다른 수정에 의해 조정될 수 있다. 기판은 그 사이에 배치된 슬롯형 전송선에 의해 분리된 유전체의 두 부분을 포함할 수 있다. 슬롯형 전송선은 기판(150) 상에 위치하며, 각 전송선은 경계 영역 내에 있으며, 경계는 전도층(165)을 통해 절단된 비아(162)의 라인이다. 슬롯(160)은 전도층(165) 내에 구성되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 이격되어 있으며, 본 실시예에서, 슬롯(160)은 수퍼 소자의 중심선에 대해 대칭적으로 배치된다. 명확한 이해를 위해, 도 3은 중심선(170)과 같은 중심선으로부터 등거리인 슬롯을 도시하며, 여기서, 슬롯(174, 176)은 중심선(170)의 반대편에 있지만 중심선(170)과 등거리에 있고 그 방향을 따라 엇갈리게 배치된다. 각각의 경계지어진 전송선은, 본 명세서에서, 수퍼 소자 전송선(152)과 같은 "수퍼 소자"로 지칭된다.
절결 부분에는 중심선(170)에 대해 슬롯(174, 176)을 갖는 슈퍼 소자의 작은 부분이 도시되어 있다. 경계 비아(162)는 전송선을 형성한다. 슬롯은 엇갈리게 배치되고 x 방향으로 dx의 거리가 있다. 슬롯의 가장자리에서 경계 비아까지의 y 방향 거리는 dB로 주어지고, 중심선(170)에서 슬롯까지의 거리는 dC로 주어진다. 이들 치수와 위치는 소정의 결과 빔과 조향 성능을 얻기 위해 변경될 수 있다.
도 4는 x 방향을 길이 방향으로 하여 해당 방향을 따라 배치된 수퍼 소자(152)와 같은 수퍼 소자를 도시한다. 전송 어레이 구조체(124)의 일부는 x 방향을 수퍼 소자(152)의 길이로 하여 해당 방향을 따라 배치된 경계 비아(162)를 갖는다. 홍채 구조체(190)는 도시된 위치에서 전도층(165)을 통해 형성되고, 슬롯(160)을 통한 방사 신호의 강도를 향상시키기 위해 각각의 수퍼 소자 내에 방사 패턴을 포함하도록 작동한다. 홍채 구조체(190)는 슬롯 맞은편에 있는 2개의 비아로 도시되어 있다. x 방향에서 홍채 구조체(190) 세트간 거리는 di이고, y 방향에서 슬롯(160)과 홍채 구조 세트(190) 사이의 거리는 ds이며, 홍채 구조 세트(190)와 슬롯의 에지 사이의 거리는 de로 도시된다. 홍채 구조체(190)의 다양한 거리, 위치 및 구성은 애플리케이션에 따라 조정, 변경 및 디자인될 수 있다. 이들은 수퍼 소자를 따라 다양한 위치에서 구현될 수 있고, 소정 방사 패턴 및 안테나 동작에 따라 임의의 수의 비아를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 홍채 구조체(190)는 비아이고, 각각의 홍채는 다른 홍채 구조체(190)와 유사한 형상 및 크기를 갖는다. 다른 실시예는 슬롯의 에지에 더 가깝게 배치된 홍채 구조체(190)를 구비하는 전송 어레이의 일부를 도시하는 도 5와 같이, 애플리케이션에 대한 소정 결과를 달성하기 위해 상이한 형상, 구성 및 크기를 구현할 수 있다.
도 5는, 도 1에서와 같이, 방사 구조체(200)의 일부의 상부 합성 뷰를 도시하고, 여기서, 방사 어레이 구조체(126)는, 도시된 바와 같이, 전송 어레이 구조체(124)에 근접 배치되며, 방사 어레이 구조체(126)는 신호가 방사되는 방향인 z 방향으로 전송 어레이 구조체(124) 위에 위치한다. 방사 어레이 구조체(126)는 MTM 소자의 패턴으로 구성된다. 이들은 전송 어레이 구조체(124)의 수퍼 소자에 대해 배치된다. 예를 들어, 점선은 수퍼 소자(152)를 나타내고, 대응하는 서브어레이(191)는 신호의 전송을 위해 수퍼 소자(152)와 상호 작용한다. 방사 어레이 구조체(126)는 수퍼 소자(152)의 슬롯으로부터 전송 신호를 수신하도록 구성된다. 방사 어레이 구조체(126)는 그 사이에 하나 이상의 층을 구비하는 전송 어레이 구조체(124)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 방사 구조체(200)의 다양한 층 사이에 공극(air-gap)이 내장되어 있다. 예를 들어, 수퍼 소자(152)로부터의 신호는 서브어레이(191)에 의해 수신되고, 공기를 통해 방사된다.
전송 어레이 구조체(124) 및 방사 어레이 구조체(126)의 일부 실시예에서, 전송 어레이 구조체(124)의 수퍼 소자는 x 방향을 따르는 길이 방향으로 배치되고 그 방향으로 스캐닝을 가능하게 한다. 본 명세서에 제공된 예에서, x 방향은 레이더의 방위각이나 수평 방향에 대응하고, y 방향은 고도 방향에 대응하며, z 방향은 방사된 신호의 방향이다. 방사 어레이 구조체(126)는 수퍼 소자와 상호 작용하도록 배치된 단위 셀의 주기적이고 균일한 배열체이다.
일부 실시예에서, 홍채는 기판(150)의 층의 전부 또는 일부를 통해 형성된 비아이다. 홍채는 도면에서 원통형으로 도시되어 있지만, 직사각형 프리즘 형상 등과 같은 다른 형상을 취할 수 있다. 비아는 전도성 재료로 라이닝되어 있고, 수퍼 소자를 통해 전파되는 파형에 대한 임피던스로 작동한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 전송 경로를 구성하고 그 경로 내에서 신호를 유지하기 위해 다양한 전도성 구조체가 사용된다. 일부 경우에, 경계 비아(boundary via)(162)와 같은 비아는 수퍼 소자를 따라 및/또는 방사 소자의 그룹 주위에 형성되고, 종단 비아(termination via)(164)와 같은 비아는 수퍼 소자(들)에 대한 말단(terminal end)을 형성한다. 비아는, 예컨대, 전도성 표면(165)에서 기판(150)을 통해 전도층(167)까지 하나의 전도층에서 다른 전도층으로 형성된 홀이다. 이들 홀은 전도성 재료로 채워지거나, 전도성 재료로 나열된 홀일 수 있다. 비아의 크기, 형상, 구성 및 배치는 레이더 시스템과 같은 적용된 시스템의 디자인, 애플리케이션 및 주파수의 함수이다.
도 3에서와 같이, 슬롯은 전도성 표면(165)이나 전도층 내에 형성된다. 이들은 기판에 형성된 경로를 통해 전파되는 신호가 슬롯을 통해 상부층으로 방사할 수 있게 하며, 상부층에는 복수의 방사 소자가 포함된다. 전도층(165)에는 디자인 내에 구성된 홍채 구조체(166)도 포함된다. 이들은 기판을 통해 비아로 형성되며, 소정 경로에 전자기 에너지를 추가로 포커싱하도록 디자인된다. 슬롯으로부터 홍채나 홍채 세트까지의 거리 di는 설계 함수일 수 있고, 이 거리가 변경될 수 있는 값의 범위가 있을 수 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 홍채는 서로 근접하는 2개의 비아로 구성되고, x 방향으로 배치된다. 비아가 더 많거나 적은 홍채 구조가 있을 수 있으며, 비아는 다양한 패턴으로 배치될 수 있다. 홍채간 거리 dii도 조정될 수 있으며, 홍채는 중심선에 대해 대칭적으로 구성되지 않을 수도 있다. 예시는 명확하게 하기 위해 제공되지만, 물리적 구현예는 설명된 구성으로 제한되는 것은 아니다.
도 4의 수퍼 소자(152)는 명확하게 하기 위해 윤곽선이 표시되고, 경계 비아(162)에 의해 정의된다. 모든 경계 비아(162)가 도시된 것은 아니지만, 이들은 도시된 것과 같이 반복된다. 일부 상황에서 작동하는 전송 경로의 무결성을 유지하기 위해 구현할 수 있는 다른 방법이 있다. 일부 예에서, 위상 제어(135)(도 1)는 방사 어레이 구조체(126)에 제공되는 신호의 위상 변화를 제공한다. 이러한 위상 제어(130)는 전송 어레이 구조체(124)를 통해 전파하고/전파하거나 방사 어레이 구조체(126)에 제공되는 신호의 위상을 변경한다.
본 발명은 유전층과 전도층을 포함하는 복수 층을 통해 방사 소자에 전송 신호를 공급하는 방법을 제공한다. 방사 소자 어레이는 방사 소자가 공중을 통해 신호를 전송하도록 층의 세트 위에 배치된다. 본 발명은 여러 무선 애플리케이션에 적용할 수 있고, 특히, 레이더 애플리케이션에 적용할 수 있다.
본 발명은 방사 소자와 송신 어레이의 격자 어레이와 공급 구조체를 사용하여 레이더나 무선 통신과 같은 신호를 방사하는 방법 및 장치를 제공한다. 공급 구조체는 송신 어레이 전체에 전송 신호를 분배하고, 전송 신호는 송신 어레이의 행을 따라 전파되고 불연속성은 각 행을 따라 배치된다. 불연속성은 격자 어레이의 방사 소자에 대응하도록 배치된다. 방사 소자는 전자기 특성을 변경하기 위해 방사 소자에 전압을 인가하는 안테나 제어기에 결합된다. 이러한 변화는 전송 신호의 위상을 이동시키는 작동을 하는 커패시턴스의 효과적인 변화일 수 있다. 개별 방사 소자로부터 신호를 위상 시프트함으로써, 시스템은 특정한 방향으로 특정 빔을 형성한다. 공진 커플러는 전송 신호를 분리시키고 임의의 처리로 인한 성능 저하를 방지한다. 일부 실시예에서, 방사 소자는 MTM 소자이다. 이들 시스템은 자율 주행 차량, 드론 및 통신 시스템용 레이더에 적용 가능하다. 방사 소자는 공간 사용을 최적화하고 기존 안테나의 크기를 소형화하는 고밀도 구성에 도움이 되는 육각형 형상이다.
Claims (20)
- 방사 구조체로서,
복수의 슬롯형 전송선과,
상기 슬롯형 전송선으로부터 전송 신호를 수신하고, 상기 전송 신호에 대응하는 방사 패턴을 생성하기 위해 상기 슬롯형 전송선에 근접하는 방사 소자 어레이를 포함하되,
상기 복수의 슬롯형 전송선은,
각 전송선을 정의하는 복수의 경계선 - 슬롯은 각 전송선의 길이를 따라 배치됨 - 과,
각각의 상기 슬롯에 근접하여 배치된 복수의 홍채 - 상기 복수의 홍채는 상기 각 전송선의 길이를 따라 동일 간격으로 이격됨 - 를 포함하는,
방사 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 각 전송선의 길이를 따라 균등하게 이격되는,
방사 구조체. - 제 2 항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 각 전송선의 길이를 따라 중심선으로부터 등거리에 위치하는,
방사 구조체. - 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 홍채는 상기 슬롯의 각각에 대향하는 홍채의 세트에 배치되는,
방사 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 홍채는 상기 방사 구조의 층을 통해 형성된 비아인,
방사 구조체. - 제 1 항에 있어서,
메타물질 소자 어레이의 위상을 조정하기 위한 리액턴스 제어 메커니즘을 더 포함하는,
방사 구조체. - 제 6 항에 있어서,
상기 리액턴스 제어 메커니즘은 상기 방사 소자 어레이 내의 전도체 사이에서 결합된 적어도 하나의 버랙터에 있는,
방사 구조체. - 제 7 항에 있어서,
상기 방사 소자 어레이는 적어도 하나의 메타구조 소자를 포함하는,
방사 구조체. - 제 7 항에 있어서,
상기 방사 소자 어레이는 적어도 하나의 메타물질 소자를 포함하는,
방사 구조체. - 제 7 항에 있어서,
상기 방사 소자 어레이는 적어도 하나의 전도성 패치 소자를 포함하는,
방사 구조체. - 제 7 항에 있어서,
상기 방사 소자 어레이는 주기적으로 구성되는,
방사 구조체. - 제 7 항에 있어서,
상기 방사 소자 어레이는 상이한 크기의 소자들을 포함하는,
방사 구조체. - 레이더 시스템으로서,
복수의 방사 소자를 포함하는 방사 어레이 구조체와,
상기 방사 어레이 구조체의 동작을 변경하는 리액턴스 제어 수단, 및
상기 방사 어레이 구조체에 결합되고, 상기 방사 어레이 구조체를 통해 전송 신호를 공급하는 전송 어레이 구조체를 포함하되,
상기 전송 어레이 구조체는,
복수의 슈퍼 소자 전송 경로 - 이들 각각은 전송 경로를 형성하기 위한 복수의 비아 및 상기 전송 신호를 상기 방사 어레이 구조체에 공급하기 위한 복수의 슬롯을 구비함 - 를 포함하는,
레이더 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 방사 소자는 메타구조인,
레이더 시스템. - 제 14 항에 있어서,
전송 신호의 위상을 변경하도록 구성된 위상 시프트 회로를 더 포함하는,
레이더 시스템. - 제 13 항에 있어서,
전송 신호의 위상을 변경하도록 구성된 위상 시프트 회로를 더 포함하는,
레이더 시스템. - 제 13 항에 있어서,
다음 빔 방향을 결정하도록 구성된 인지 엔진과 안테나 제어 회로를 더 포함하는,
레이더 시스템. - 레이더 시스템으로서,
방사 어레이 소자와,
상기 방사 어레이 소자에 근접 배치된 슬롯형 도파관과,
방사 빔 지향성을 달성하기 위해 상기 방사 어레이 소자에 대한 신호의 위상을 제어하도록 구성된 안테나 제어 회로, 및
상기 방사 어레이 소자로부터의 복귀 신호를 수신하는 인공 지능 엔진을 포함하는
레이더 시스템. - 제 18 항에 있어서,
상기 방사 어레이 소자는 수퍼 소자로 구성되는,
레이더 시스템. - 제 19 항에 있어서,
전송 신호의 무결성을 유지하기 위해 상기 슬롯형 도파관에 형성된 홍채를 더 포함하는
레이더 시스템.
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