KR20220117128A - 레이더 테스트 시스템의 수신 및 송신 안테나 분리 - Google Patents

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그레고리 더글라스 반위그렌
토드 스티븐 마쉘
그레고리 에스. 리
나탈리 키렌
크리스티안 부르드
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Abstract

소형 레이더 타겟 시뮬레이터(MRTS)(106) 및 다수의 MRTS(106)를 포함하는 시스템(100)이 개시된다. MRTS(106)와 시스템(100)은 간섭이 감소된 레이더 DUT(102)에 대한 에코 신호를 에뮬레이트하는 데 유용하다. 예시적인 레이더 테스트 시스템은 바람직하게, 의도된(에뮬레이트된) 레이더 타겟을 생성하고, "고스트 타겟"으로부터 생성될 수 있는 원하지 않는 ("고스트") 신호를 줄이며, 공지된 재조명기 및 이를 포함하는 시스템의 성능과 신뢰성을 감소시키는 오류/대기 전자기 복사를 줄인다.

Description

레이더 테스트 시스템의 수신 및 송신 안테나 분리{SEPARATING RECEIVE AND TRANSMIT ANTENNAS OF A RADAR TEST SYSTEM}
본 발명은 레이더 테스트 시스템의 수신 및 송신 안테나 분리에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 소형 레이더 타겟 시뮬레이터에 관한 것이다.
첨단 운전자 보조 시스템(advanced driver-assistance system, ADAS) 및 차량용 자율 주행 시스템은 예를 들어 밀리미터파 레이더 신호를 포함하는 전자기 신호를 탐지하고 이의 거리를 측정하는 탐지 및 거리측정 시스템(detection and ranging system)에 의존한다. 레이더 신호는 전방 충돌 및 후방 충돌을 경고하고, 예를 들어 적응형 크루즈 컨트롤(cruise control) 및 자율 주차를 구현하며, 궁극적으로는 도로와 고속도로에서 자율 주행을 수행하기 위해 사용된다. ADAS는 저렴한 비용으로 인해 그리고 야간 또는 악천후 조건(예를 들어, 안개, 비, 눈, 먼지)에서 작동할 수 있는 능력으로 인해 유망하다.
밀리미터파는 30 기가헤르츠(GHz) 내지 300 GHz의 주파수 스펙트럼의 주파수에서 진동으로 인해 발생한다. 밀리미터파(mmWave) 차량용 레이더는 기존의 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 및 계획된 자율 주행 시스템의 핵심 기술이다. 상대적으로 더 긴 파장(더 낮은 주파수) 시스템보다 더 나은 각 해상도(angular resolution)를 제공하는 것 외에도, 밀리미터파 차량용 레이더의 적응은 밀리미터파 차량용 레이더가 이제 대량으로 사용될 수 있을 정도로 비용을 낮췄다. 그 결과, 밀리미터파 차량용 레이더는 이제 첨단 운전자 보조 시스템에서 장거리, 중거리 및 단거리 환경 감지에 널리 사용된다. 또한, 밀리미터파 차량용 레이더는 현재 개발 중인 자율 주행 시스템에 널리 사용될 것으로 예상된다.
차량용 레이더가 사용될 수 있는 실제 운전 환경은 크게 다를 수 있으며, 이러한 많은 운전 환경은 복잡할 수 있다. 예를 들어, 실제 운전 환경에는 수많은 물체가 포함될 수 있으며, 실제 운전 환경에서 마주치는 일부 물체는 에코 신호(echo signal)에 영향을 미치는 복잡한 반사 및 회절 특성을 갖는다. 에코 신호의 부정확한 감지 및/또는 해석의 즉각적인 결과는 잘못된 경고나 부적절한 반응이 촉발되거나, 촉발되어야 할 경고나 반응이 촉발되지 않아, 결국은 사고로 이어질 수 있다는 것이다.
결과적으로, 자동차 제조업체와 차량용 레이더 제조업체는 차량용 레이더 시스템에 최적의 정확한 성능을 제공하기 위해 운전 조건을 전자적으로 에뮬레이트하기를 열망하고 있다.
단일 타겟 레이더 에뮬레이터가 공지되어 있다. 그러나, 실제 운전 시나리오를 에뮬레이트하기 위해서는 많은 타겟을 에뮬레이트해야 한다. 이는 피시험 장치(device under test, DUT)로부터 특정 거리에 있는 타겟에 각각 해당하는 다수의 재조명기(re-illuminator)의 배치를 통해 이루어질 수 있다. 불행하게도, 공지된 특정 재조명기는 재조명기의 송신부와 재조명기의 수신부 사이의 신호 "누출"로 인해 발생하는 오류에 취약하다. 궁극적으로, 이러한 누출 신호는 DUT에서 잘못된 ("고스트(ghost)") 신호를 유발할 수 있으며, 결국은 테스트된 DUT의 정확도를 손상시킬 수 있다.
따라서, 상기한 공지된 레이더 에뮬레이터의 단점을 적어도 극복하는, 레이더 시스템이 마주치는 타겟을 에뮬레이트하기 위한 재조명기가 필요하다.
본 발명은 상기한 문제를 해소할 수 있는 소형 레이더 타겟 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전자파를 수신하고 응답 신호를 전송하도록 구성된 소형 레이더 타겟 시뮬레이터(MRTS)(106)로서, MRTS(106)는, 수신 안테나; 가변 이득 증폭기VGA)(202); 동위상 직교(IQ) 믹서(203); 가변 감쇠기(204); 송신 안테나; 및 수신 안테나와 송신 안테나 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 절연 구조물을 포함하는 MRTS(106)를 제공한다.
상기 MRTS(106)에 있어서, VGA, IQ 믹서(203) 및 가변 감쇠기(204)는 집적 회로(IC)(306) 패키지 내에 배치되고, 절연 구조물은 IC(306) 패키지 및 각각의 송신 및 수신 안테나 사이에 배치된 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 요소는, IC(306)와 송신 안테나 사이에 송신 비아 필드를 제공하는 다수의 제 1 비아(312); IC(306)와 송신 안테나 사이에 배치된 제 1 해자(314); IC(306)와 수신 안테나 사이에 수신 비아 필드를 제공하는 다수의 제 2 비아(312); 및 IC(306)와 수신 안테나 사이에 배치된 제 2 해자(315)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 다수의 제 1 및 제 2 비아(312) 각각은 전기 접지에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 다수의 제 1 비아(312) 중 적어도 일부는 MRTS(106) 내에서 유도되는 전자파의 1/4 파장(λ/4) 내지 1/2 파장(λ/2)만큼 이격되는 것을 특징으로 한다.
또한, 송신 안테나와 수신 안테나는 각각 패치 안테나 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 송신 안테나 위에 배치된 송신 구획(401), 수신 안테나 위에 배치된 수신 구획(402), 및 IC(306) 위에 그리고 송신 및 수신 구획 사이에 배치된 IC 구획(405)을 포함하는 덮개(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 덮개(400)는 송신 구획(401)과 IC 구획(405) 사이 및 수신 구획(402)과 IC 구획(405) 사이에 벽을 포함하고, 벽은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 누화를 감소시키기 위해 전자파를 굴절 및 반사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, IC 구획(405) 내에 배치되고 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 전자기 흡수 재료(514)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전자기 흡수 재료(514)는 폴리철을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량용 레이더 시스템에 최적의 정확한 성능을 제공하기 위해 운전 조건을 전자적으로 에뮬레이트할 수 있도록 하는 효과가 있다.
예시적인 실시형태는 첨부 도면과 함께 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 다양한 특징이 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아니라는 점을 강조한다. 실제로, 논의의 명확성을 위해 치수는 임의로 증가 또는 감소될 수 있다. 해당되고 가능한 모든 곳에서, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 대표적인 실시형태에 따른, 반사 간섭이 감소된 레이더 피시험 장치(DUT)에 대한 에코 신호를 에뮬레이트하기 위한 시스템을 도시하는 간략한 블록도이다.
도 2는 대표적인 실시형태에 따른, 레이더 DUT에 대한 에코 신호를 에뮬레이트하기 위한 시스템 내의 레이더 타겟 시뮬레이터(radar target simulator, RTS)의 패치 어레이 안테나(patch array antenna)의 간략한 블록도이다.
도 3은 대표적인 실시형태에 따른 MRTS에 포함되는 회로 기판의 평면도이다.
도 4A는 대표적인 실시형태에 따른 MRTS의 덮개 하부의 사시도이다.
도 4B는 대표적인 실시형태에 따른, 회로 기판이 위에 배치되는 베이스에 인접하게 배치된 도 4A에 도시된 덮개의 사시도이다.
도 4C는 대표적인 실시형태에 따른 MRTS의 부분 단면도이다.
도 5는 대표적인 실시형태에 따른 MRTS의 덮개 하부의 사시도이다.
다음의 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적으로, 본 교시에 따른 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해, 구체적인 세부사항을 개시하는 대표적인 실시형태가 제시된다. 공지된 시스템, 장치, 재료, 작동 방법 및 제조 방법에 대한 설명은 대표적인 실시형태에 대한 설명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 생략될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 기술 분야의 숙련자의 범위 내에 있는 시스템, 장치, 재료 및 방법은 본 교시의 범위 내에 있으며, 대표적인 실시형태에 따라 사용될 수 있다. 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시형태를 기술하기 위한 것이며 제한하기 위한 것은 아님을 알아야 한다. 정의된 용어는 본 교시의 기술 분야에서 일반적으로 이해되고 인정되는 바와 같이 정의된 용어의 기술적 및 과학적 의미에 추가적인 것이다.
다양한 요소 또는 구성요소를 기술하기 위해 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 본원에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소 또는 구성요소는 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것을 인식할 것이다. 이러한 용어는 하나의 요소 또는 구성요소를 또 다른 요소 또는 구성요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제 1 요소 또는 구성요소는 본 개시의 교시를 벗어나지 않으면서 제 2 요소 또는 구성요소로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시형태를 기술하기 위해 사용된 것으로 제한하기 위한 것은 아니다. 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용된 단수 형태의 용어는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 형태를 모두 포함하기 위한 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때 "포함하다" 및/또는 "포함하는" 및/또는 이와 유사한 용어는 명시된 특징, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 군의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다. 본원에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
달리 언급되지 않는 한, 하나의 요소 또는 구성요소가 또 다른 요소 또는 구성요소에 "연결된", "결합된" 또는 "인접한"이라고 언급되는 경우, 해당 요소 또는 구성요소는 또 다른 요소 또는 구성요소에 직접 연결되거나 결합될 수 있고, 또는 중간 요소 또는 구성요소가 존재할 수 있다. 즉, 이들 및 유사한 용어는 하나 이상의 중간 요소 또는 구성요소가 두 개의 구성요소 또는 구성요소를 연결하기 위해 사용될 수 있는 경우를 포함한다. 그러나, 하나의 요소 또는 구성요소가 또 다른 요소 또는 구성요소에 "직접 연결된"이라고 언급되는 경우, 이는 두 개의 요소 또는 구성요소가 중간 또는 개재 요소 또는 구성요소 없이 서로 연결되는 경우만을 포함한다.
따라서, 본 개시는, 하나 이상의 다양한 양태, 실시형태 및/또는 구체적인 특징 또는 하위 구성요소를 통해, 아래에 구체적으로 언급되는 하나 이상의 이점을 도출하기 위한 것이다. 제한이 아닌 설명의 목적으로, 본 교시에 따른 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해, 구체적인 세부사항을 개시하는 예시적인 실시형태가 제시된다. 그러나, 본원에 개시된 구체적인 세부사항을 벗어나는, 본 개시와 일치하는 다른 실시형태는 첨부된 청구 범위 내에 남아 있다. 또한, 공지된 장치 및 방법에 대한 설명은 실시형태에 대한 설명을 모호하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 이러한 방법 및 장치는 본 개시의 범위 내에 있다.
일반적으로, 본 교시는 소형 레이더 타겟 시뮬레이터(miniature radar target simulator, MRTS) 및 간섭이 감소된 레이더 DUT에 대한 에코 신호를 에뮬레이트하기 위한 시스템에서 유용한 다수의 MRTS를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 본 교시의 레이더 테스트 시스템은 바람직하게, 의도된(에뮬레이트된) 레이더 타겟을 생성하고, "고스트 타겟"으로부터의 원하지 않는 ("고스트") 신호를 줄이며, 공지된 재조명기 및 이를 포함하는 시스템의 성능과 신뢰성을 감소시키는 오류/대기 전자기 복사를 줄인다. 이러한 고스트 타겟은, 송신 및 수신 안테나 사이의 누설 전류 및 MRTS를 구성하는 하드웨어 반사를 포함하는, 다양한 소스의 추가 RF 신호에서 발생할 수 있다. 이와 같이, MRTS 회로에는 들어오는 신호가 입력 회로에서 출력으로 '누출'될 수 있는 가능한 경로가 많이 있다. 이는 각각의 구성요소가 시스템의 다른 부분에 대해 일부 비-제로 결합(non-zero coupling)을 가질 것이기 때문이다. 이러한 결합은 공기를 통해, 기판을 통해, 또는 전자 장치 자체를 통해 이루어질 수 있다. 본 교시의 MRTS 및 시스템에 의해 실현되는 감소된 간섭은 MRTS의 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 누화 및 누설을 감소시킴으로써 실현된다. 유리하게, 이러한 누화 감소는 레이더 DUT를 테스트하는 시스템의 정확도에 궁극적으로 영향을 줄 수 있는 잘못된 시뮬레이션(예를 들어, "고스트" 타겟)의 발생을 줄인다.
대표적인 실시형태에 따르면, 전자파를 수신하고 응답 신호를 전송하도록 구성된 MRTS가 개시된다. MRTS는 수신 안테나; 가변 이득 증폭기(variable gain amplifier, VGA); 동위상 직교(in-phase-quadrature, IQ) 믹서; 가변 감쇠기; 송신 안테나; 및 수신 안테나와 송신 안테나 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 절연 구조물을 포함한다.
또 다른 대표적인 실시형태에 따르면, 레이더 DUT에 의해 전송되는 레이더 신호를 수신하고, 레이더 신호에 대응하여 에뮬레이트된 타겟으로부터 반사된 에뮬레이트된 에코 신호를 레이더 DUT로 전송하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 다수의 소형 레이더 타겟 시뮬레이터(MRTS)를 포함하고, 각각의 MRTS는, 수신 안테나; 가변 이득 증폭기(VGA); 동위상 직교(IQ) 믹서; 가변 감쇠기; 송신 안테나; 및 수신 안테나와 송신 안테나 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 절연 구조물을 포함한다.
도 1은 대표적인 실시형태에 따른, 간섭이 감소된(예를 들어, 고스트 타겟이 제거된) 레이더 DUT에 대한 에코 신호를 에뮬레이트하기 위한 시스템을 도시하는 간략한 블록도이다.
도 1은 대표적인 실시형태에 따라 차량용 레이더를 테스트하기 위한 시스템(100)을 도시하는 간략한 블록도이다. 본 개시의 이점을 갖는 본 기술 분야의 숙련자에 의해 인식되는 바와 같이, 하나의 가능한 차량용 레이더는 현재 및 신흥 자동차 응용에서 다양한 용량으로 사용되는 차량용 레이더이다. 그러나, 차량용 레이더를 테스트하기 위한 현재 기술되는 시스템(100)은 차량용 레이더 시스템에 제한되지 않고, 버스, 오토바이, 전동 자전거(예를 들어, 스쿠터) 및 차량용 레이더 시스템을 사용하는 기타 차량을 포함하는 다른 유형의 차량에 적용될 수 있다.
대표적인 실시형태에 따르면, 시스템(100)은 레이더 피시험 장치(DUT)(102)를 테스트하도록 구성된다. 시스템(100)은 MRTS(106) 어레이를 포함하는 재조명기(101)를 포함한다. 도 1의 MRTS(106) 어레이는 도 1의 좌표계에 따라 x-y-방향으로 연장되는 2차원 어레이이다. 또한, 재조명기(101)의 MRTS(106) 어레이는 비교적 평평하거나, 단일 행 어레이로서 원호 모양으로 곡선이거나, 또는 다수의 열과 행의 어레이에서 2차원에서 곡선일 수 있다.
어레이의 MRTS(106)는 도 1에 도시된 바와 같이 측면 간격(px) 및 수직 간격(py)을 갖는다.
도 2와 관련하여 아래에서 기술되는 바와 같이, 각각의 MRTS(106)는 송신 안테나(도 1에 도시되지 않음)와 수신 안테나(도 1에 도시되지 않음)를 포함한다. 본원에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 각각의 에뮬레이트된 타겟에 대해 하나의 MRTS(106)가 있다. 시스템(100)은 또한 컴퓨터(112)를 포함한다. 컴퓨터(112)는 본원에 기술된 제어기(114)를 예시적으로 포함한다. 본원에 기술된 제어기(114)는 프로세서(116) 및 명령을 저장하는 메모리(118)의 조합을 포함할 수 있다. 프로세서(116)는 본원에 기술된 프로세스를 구현하기 위해 명령을 실행한다. 이를 위해, 레이더 DUT(102)의 기능을 제어하는 것 외에도, 대표적인 실시형태에 따라 컴퓨터(112)는 재조명기(101)를 제어하도록 구성된다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 메모리(118)에 저장된 명령은, 컴퓨터(112)로부터 MRTS(106)로의 구동 신호를, 본 교시에 따른 비교적 약한 응답 에뮬레이션 신호를 제공하는 더 약한 구동 신호와 비교적 강한 응답 에뮬레이션 신호를 제공하는 더 강한 구동 신호로 조정함으로써, 선택된 MRTS(106)의 신호 강도(및 이에 따른 전력)를 변경하도록 프로세서(116)에 의해 실행된다. 그러나, 특히, 특정 실시형태에서, MRTS(106)의 I-Q 믹서에 대한 비교적 높은 크기의 구동 신호 및 에뮬레이션 강도(및 이에 따른 에뮬레이트된 RCS)는 VGA에 의해 조정된다. 이러한 방식은, 반송파 주파수(아래에 기술됨)를 강화하여 바람직하지 않은 고스트 신호를 초래하는, I-Q 믹서에 대한 구동 신호를 약하게 함으로써 원하는 자극 신호의 크기를 낮추는 것보다 더 바람직하다.
제어기(114)는 독립형 컴퓨팅 시스템, 서버 시스템의 클라이언트 컴퓨터, 데스크톱 또는 태블릿 형태의 컴퓨터(112), 또는 하나 이상의 컴퓨팅 장치, 디스플레이/모니터, 및 하나 이상의 입력 장치(예를 들어, 키보드, 조이스틱 및 마우스)의 또 다른 조립체와 같은 워크스테이션 내에 수용되거나 이에 연결될 수 있다. "제어기"라는 용어는, 본 개시의 기술 분야에서 이해되고 본 개시에서 예시적으로 기술된 바와 같이, 본 개시에 기술된 다양한 원리의 적용을 제어하기 위한 특수 용도의 메인 보드 또는 특수 용도의 집적 회로의 모든 구조적 구성을 광범위하게 포함한다. 제어기의 구조적 구성은 프로세서(들), 컴퓨터 사용 가능/컴퓨터 판독 가능 저장 매체(들), 운영 체제, 응용 모듈(들), 주변 장치 제어기(들), 슬롯(들) 및 포트(들)를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
또한, 컴퓨터(112)는 함께 네트워크로 연결된 구성요소들을 보여주지만, 이러한 구성요소 중 두 개는 단일 시스템에 통합될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(112)는 디스플레이(도시되지 않음) 및/또는 시스템(100)과 통합될 수 있다. 즉, 일부 실시형태에서, 컴퓨터(112)로 인한 기능은 시스템(100)에 의해 구현(예를 들어, 수행)될 수 있다. 반면에, 컴퓨터(112)의 네트워크화된 구성요소는 다른 방이나 다른 건물에 분산되는 것과 같이 공간적으로 분산될 수도 있으며, 이 경우 네트워크화된 구성요소는 데이터 연결을 통해 연결될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 컴퓨터(112)의 하나 이상의 구성요소는 데이터 연결을 통해 다른 구성요소에 연결되지 않고, 대신에 메모리 스틱 또는 다른 형태의 메모리에 의해서와 같이 수동으로 입력 또는 출력이 제공된다. 또 다른 실시형태에서, 본원에 기술된 기능은 시스템(100) 외부에 있는 컴퓨터(112)의 요소들의 기능을 기반으로 수행될 수 있다.
시스템(100)의 다양한 구성요소가 아래의 대표적인 실시형태와 관련하여 더 상세히 기술되지만, 시스템(100)의 기능에 대한 간략한 설명이 현재 제시된다.
도 1을 참조하면, 작동하는 동안, 레이더 DUT(102)는 MRTS(106) 어레이에 입사하는 신호(예시적으로 밀리미터파 신호)를 방출한다. 본원에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 레이더 DUT(102)로부터의 신호는, 각각의 MRTS(106)와 레이더 DUT(102) 사이의 방위각(도 1의 좌표 시스템에서 ±x-방향) 및 고도(도 1의 좌표 시스템에서 ±y-방향) 모두에서 거리를 에뮬레이트하도록 구성된 전력 레벨을 갖고 선택적으로 반사된다. 특히, 수신 안테나(도시되지 않음) 각각에서의 각각의 초점은 시스템(100)에 의해 에뮬레이트되는 타겟을 나타낸다.
레이더 DUT(102)로부터 신호를 수신하는 MRTS(106)로부터의 재조명된 신호는 MRTS(106)에 의해 선택적으로 변경되고 레이더 DUT(102)로 다시 전송된다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 재조명기(101)의 특정 MRTS(106)로부터의 재조명된 신호는 타겟으로부터의 에뮬레이트된 반사 신호로서 레이더 DUT(102)에서 수신된다. 컴퓨터(112)는 레이더 DUT(102)의 정확도에 대한 추가 분석을 위해 레이더 DUT(102)로부터 신호를 수신한다. 도 2는 대표적인 실시형태에 따른, 도 1의 MRTS(106)의 간략한 회로도이다. 대표적인 실시형태와 관련하여 기술된 MRTS(106)의 양태는 위에 기술된 MRTS(106) 및 지연 전자장치에 공통적일 수 있지만, 반복되지 않을 수 있다. 또한, MRTS(106)(어떤 때는 MRD, CMT 및 픽셀이라고도 함)의 다양한 양태는 2021년 1월 25일 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제17/157,160호에 개시된 것들과 유사할 수 있다. 미국 특허 출원 제17/157,160호의 전체 개시 내용은 참고로 본원에 구체적으로 포함된다. 특히, MRTS(106)의 일부 양태는 또한 2019년 10월 9일 출원된 공동 소유의 미국 가출원 제62/912,442호; 2020년 5월 20일 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제16/867,804호; 2020년 6월 30일 출원된 공동 소유의 미국 가출원 제63/046,301호; 및 2021년 1월 29일 출원된 공동 소유의 국제 출원 제PCU/US21/15483호에 개시된 것들과 유사할 수 있다. 미국 가출원 제62/912,442호; 미국 특허 출원 제16/867,804호; 미국 가출원 제63/046,301호; 및 공동 소유의 국제 출원 제PCU/US21/15483호의 전체 개시 내용은 참고로 본원에 구체적으로 포함된다. 본 설명이 계속됨에 따라 더 명확해지는 바와 같이, MRTS에서의 서큘레이터(circulator) 및 단일 안테나(신호 송수신용)의 사용 및 기능에 관한 위에 인용된 특허 출원의 양태는 본 교시와 밀접한 관련이 없다.
MRTS(106)는 증폭기(202)를 포함하는데, 이는 예시적으로 믹서(203)의 출력에 연결된 가변 이득 증폭기(VGA)이지만, 증폭기(202)를 믹서(203)의 입력에 연결하는 것도 고려된다. 믹서(203)는 동위상(I)-직교(Q) 믹서(IQ 믹서) 또는 I-Q 변조기이며, 이는 아래에 기술된 이유로, 유리하게는 RF 신호의 표준 90° 위상을 갖고, 상부 측파대(upper sideband, USB) 또는 하부 측파대(lower sideband, LSB)의 출력을 생성하여, 각각 LSB 또는 USB를 거부하는 단일 측파대 IQ 믹서이다. 대안으로, 믹서(203)는 이진 위상 변조(binary phase modulation, BPM), 4차 위상 변조(quaternary phase modulation, QPM), 8-위상 변조, 16-QAM 등으로 맞춰질 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 변조는 차동 위상 심볼의 원하는 근사화 정도를 제공하도록 선택된다. 특히, 진폭의 근사화는 통상의 기술자의 범위 내의 기술을 사용하여 믹서(203)에 의해 수행될 수 있다.
대표적인 실시형태의 증폭기(202)는 두 개의 예시적인 유익한 기능을 제공한다. I-Q 믹서는 변환 손실을 겪는 것으로 알려져 있고, 따라서 비교적 큰 레이더 단면적(radar cross section, RCS)을 갖는 타겟을 에뮬레이트하기 위해서는 증폭이 필요하다. 또한, VGA는 RCS를 선택적으로 변경하는 데 유용하다. I 및 Q 구동 신호의 강도를 단순히 줄이는 것은 바람직하지 않은데, 이는 원하지 않는 고스트 타겟을 유발할 수 있는 강력한 천이되지 않은 반송파 주파수 신호를 통과하기 때문이다.
믹서(203)의 출력은 가변 감쇠기(204)에 제공되고, 이는 믹서(203)로부터 제공된 출력 신호를 선택적으로 변경하여 레이더 DUT(102)에 원하는 복귀 신호를 제공한다. 구체적으로, 믹서(203)로부터 신호의 가변 감쇠기(204)에 의한 감쇠는 타겟의 원하는 에뮬레이트된 레이더 단면적(RCS)을 유리하게 제공한다. 특히, 가변 감쇠기(204)는 선택적이며, 원하는 대로 RCS를 에뮬레이트하기 위해 증폭기(202)의 기여를 넘어 필요한 추가 감쇠를 제공하기 위해 포함될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 증폭기(202)와 가변 감쇠기(204)는 컴퓨터(112)에 연결된다. 메모리(118) 내의 명령을 기반으로, 프로세서(116)는, 수신 안테나(208)에서 레이더 DUT(102)로부터 수신되고 재조명 안테나(209)로부터 레이더 DUT(102)로 복귀된 재조명된 신호의 원하는 레벨의 에뮬레이션을 가능하게 하도록, 컴퓨터(112)에 의해 가변 감쇠기(204)에 제공되는 제어 신호를 실행한다.
대표적인 특정 실시형태에서, 수신 안테나(208)와 재조명 안테나(209)는, 레이더 DUT(102)로부터 수신되고 이에 복귀되는 신호의 파장에 대해 선택된 패치 안테나 또는 패치 안테나 어레이이다. 수신 안테나(208)는 가변 이득을 가질 수 있고, 레이더 DUT(102)로부터의 도달 각도(angle of arrival, AoA)의 자유도를 조정하기 위한 렌즈와 같은 빔 성형 요소(beam-shaping element)에 결합될 수 있다. 혼(horn) 또는 유사한 안테나가 수신 안테나(208)와 재조명 안테나(209)에 필수적이지는 않으며, 인쇄된 다이폴 안테나(dipole antenna) 및 캐비티 백 슬롯 안테나(cavity-backed slot antenna)와 같은 다른 유형의 안테나가 본 교시의 범위를 벗어나지 않고 포함될 수 있다.
특히, 전력은 일관된 레이더 단면적(RCS)을 에뮬레이트하기 위해 사용된다. RCS는 예를 들어 메모리(118) 내의 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 이를 위해, 주어진 범위(r)에 대해, 복귀 신호는 RCS에 비례하고 1/r4로 떨어지는 것으로 알려져 있다. 차량은 일반적으로 면적 측정을 나타내는 레이더인 10 dBsm인 것으로 알려져 있는데, 이는 1 제곱미터(s.m.)에 대해 10 dB를 의미하거나, 일반 영어로 10 제곱미터를 의미한다. 많은 물체(사람, 자전거 타는 사람, 건물 등)가 표로 작성되었으며, 표로 그렇지 않은 것들은 오늘날 광선 추적 기술로 계산될 수 있다. 본 교시에 의해, 거리(r)(잘 알려진 1/r4 레이더 감쇠 법칙에 따름) 및 특정 물체에 대한 RCS의 허용 값에 상응하는 복귀 신호 강도를 레이더 DUT(102)에 제공하는 데 중점을 둔다. 대표적인 실시형태에 따르면, 신호 강도(및 이에 따른 전력)는, 컴퓨터(112)로부터 다양한 실시형태의 MRTS(106)로의 I/Q 구동 신호의 강도를, 비교적 약한 에뮬레이션 신호를 제공하는 더 약한 I/Q 구동 신호로 조정함으로써 조정된다. 특히, 대표적인 특정 실시형태에서, 컴퓨터(112)는 레이더 DUT(102)에서 단일 초점에 제공된 일관된 복귀 신호를 미리 계산하고, 이후 제어기(114)는 I 및 Q 구동 신호의 강도를 조정하여 이 SSB 강도를 달성한다. 대안으로, 그리고 유리하게, 증폭기(202)의 이득, 또는 가변 감쇠기(204)에 의한 감쇠, 또는 둘 모두는 복귀 SSB 강도를 제어하기 위해 제어기(114)의 동작에 의해 조정될 수 있다.
도 3은 대표적인 실시형태에 따른 MRTS에 포함되는 회로 기판(300)의 평면도이다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 회로 기판(300)은 선택적으로 배치된 신호 전송 라인 및 접지면(ground plane)/접지 접속(ground connection)을 갖는 다층 인쇄 회로 기판이다.
회로 기판(300)은 송신측(301), 수신측(302), 및 IC 섹션(305)을 포함한다. 송신 패치 안테나 어레이(303)는 송신측(301) 상의 회로 기판(300)의 상부 층 위에 배치된다. 유사하게, 수신 패치 안테나 어레이(304)는 수신측(302) 상의 회로 기판(300)의 상부 층 위에 배치된다. 위에서 언급한 바와 같이, 대표적인 실시형태에 따르면, 송신 안테나는 송신 패치 안테나 어레이(303)를 포함하고, 수신 안테나는 수신 패치 안테나 어레이(304)를 포함한다.
회로 기판(300)은 증폭기(202)(도 3에 도시되지 않음), 믹서(203)(도 3에 도시되지 않음), 가변 감쇠기(204)(도 3에 도시되지 않음), 및 본 교시에 따라 MRTS(106)에서 사용되는 기타 전자 부품(도 3에 도시되지 않음)을 포함하는 IC(306)를 포함한다. IC(306)는 수신측(302)으로부터의 신호 수신을 달성하고 송신측에 의한 재전송을 위한 신호를 제공하는 데 필요한 회로 연결부를 포함한다.
IC는 제 1 연결부(308)에 의해 송신측(301)에 연결되고 제 2 연결부(310)에 의해 수신측(302)에 연결된다. 제 1 연결부(308)는 예시적으로 차동 출력을 송신 패치 안테나 어레이(303)에 제공하는 반면, 제 2 연결부는 수신 패치 안테나 어레이(304)로부터 IC로의 단일 입력 연결을 제공한다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 제 1 및 제 2 연결부(308, 310)는 접지면 위에 배치된 신호 전송 라인을 포함하는 박막 회로를 포함할 수 있다(예를 들어, 아래의 도 4C 참조). IC와 송신 패치 안테나 어레이(303) 및 IC와 수신 패치 안테나 어레이(304) 사이의 연결은 박막 회로와 와이어 본드(wire bond)의 조합을 포함하는 다수의 공지된 기술 중 하나에 의해 이루어질 수 있다(예를 들어, 아래의 도 4C 참조). 본 설명이 계속될 때 이해되는 바와 같이, IC(306)와 송신 패치 안테나 어레이(303) 사이 및 IC(306)와 수신 패치 안테나 어레이(304) 사이의 연결(예를 들어, 제 1 및 제 2 연결부(308, 310))는 유리하게 송신측(301)과 수신측(302)의 물리적 분리를 가능하게 할 뿐만 아니라, 접지에 전기적으로 연결된 비아(via) 및 해자(moat)(아래에 기술됨)를 위한 공간을 제공한다. 대안으로, IC(306)와 송신 패치 안테나 어레이(303) 및 IC와 수신 패치 안테나 어레이(304) 사이의 연결을 제공하기 위해 상기한 분리 및 공간을 제공하는 와이어 본드 또는 다른 공지된 연결 기술만을 사용하는 것도 고려된다.
회로 기판(300)은 또한 수신 안테나(수신 패치 안테나 어레이(304) 포함)와 송신 안테나(송신 패치 안테나 어레이(303) 포함) 사이, 그리고 이에 따라 수신측(302)과 송신측(301) 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 절연 구조물을 포함한다. 절연 구조물은 다수의 비아(312); IC(306)와 송신 패치 안테나 어레이(303) 사이에 배치된 제 1 해자(314); 및 IC(306)와 수신 패치 안테나 어레이(304) 사이에 배치된 제 2 해자(315)를 포함한다. 또한, 제 1 연결부(308)와 제 2 연결부(310)가 박막 회로를 포함하는 경우, 제 1 비아(316)와 제 2 비아(317)는 IC와 송신측(301) 사이 및 IC와 수신측(302) 사이에 신호를 전송하는 전송 라인 주위에 제공된다. 마지막으로, 송신측 비아(318)와 수신측 비아(320)는 송신 안테나와 수신 안테나 주위에 배치된다. 송신측 비아(318)와 수신측 비아(320)는 또한 접지에 연결되고, MRTS에 의한 신호의 송수신을 방해할 수 있는 대기 및 기타 전자기 복사로부터 송신 안테나와 수신 안테나의 절연을 촉진한다.
송신측(301) 상의 다수의 비아(312)는 송신 비아 필드(transmit via field)를 형성하고; 수신측(302) 상의 다수의 비아(312)는 수신 비아 필드(receive via field)를 형성한다. 다수의 비아(312), 제 1 및 제 2 해자(314, 315), 및 제 1 및 제 2 비아(316, 317)는 접지에 전기적으로 연결된다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 다수의 비아(312), 제 1 및 제 2 해자(314, 315), 및 제 1 및 제 2 비아(316, 317)는 송신측(301)과 수신측(302) 사이의 누설 전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 공기 또는 대기로부터의 오류 신호가 회로 기판을 통해 전송되는 것을 줄인다. 회로 기판(300)을 포함하는 MRTS에서의 다양한 소스로부터의 원하지 않는 신호의 감소는, 서큘레이터 및 송수신용 단일 안테나를 사용하는 것들과 같은 공지된 재조명기와 비교할 때, 송신측(301)과 수신측(302) 사이의 절연에 대한 상당한 개선을 제공한다. 이는 차량용 레이더에 자주 사용되는 주파수(예를 들어, 77 GHz-100 GHz)에서 특히 그렇다.
도 4A는 대표적인 실시형태에 따른 MRTS(도 4에 도시되지 않음)의 덮개(400)의 사시도이다. 도 1 내지 도 3과 관련하여 위에 기술된 대표적인 실시형태의 특정 양태는 덮개에 대한 설명과 밀접한 관련이 있을 수 있고, 현재 기술되는 대표적인 실시형태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 반복되지 않을 수 있다.
덮개(400)는 송신 구획(401), 수신 구획(402), 및 송신 구획(401)과 수신 구획(402) 사이에 배치된 IC 구획(405)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 도시된 대표적인 실시형태에서 IC 구획(405)은, 예시적으로 동일한 깊이를 갖는 송신 구획(401) 또는 수신 구획(402)보다 더 깊다(더 오목하다).
덮개(400)는 송신 구획(401)과 IC 구획(405) 사이 및 수신 구획(402)과 IC 구획(405) 사이에 제 1 벽(408)을 포함한다. 덮개(400)는 송신 구획(401)의 둘레 주위에 제 2 벽(410) 및 수신 구획(402)의 둘레 주위에 제 3 벽(412)을 포함한다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 제 1 벽(408)은 대표적인 실시형태의 MRTS의 송신측 및 수신측의 절연을 촉진하기 위해 덮개(400)를 포함하는 MRTS 내에서 전자파/신호의 굴절 및 반사를 위한 표면을 유리하게 제공한다. 제 2 및 제 3 벽(410, 412)은 전자파의 굴절 및 반사를 유발하여, 이웃하는 MRTS(예를 들어, 도 1의 MRTS(106)) 사이의 누화를 감소시킨다.
아래에서 더 상세히 기술되는 또 다른 대표적인 실시형태에 따르면, 송신 안테나(송신 구획(401) 아래에 배치됨)와 수신 안테나(수신 구획(402) 아래에 배치됨) 사이의 누화를 감소시킬 뿐만 아니라, 다른 방사선 소스(예를 들어, 대기로부터의 방사선)가 송신 및 수신 안테나로 전송되는 것을 방지하기 위해 전자기 흡수 재료가 IC 구획(405) 내에 배치될 수 있다. 특히, 전자기 흡수 재료는 선택 사항이다. 전자기 흡수 재료가 제공되지 않는 경우, IC 구획(405) 내의 제 1 벽(408)은 덮개(400)를 포함하는 MRTS 내에서 누화 감소를 돕기 위해 전자파의 반사 및 굴절을 위한 표면을 제공한다. 그러나, 전자기 흡수 재료가 제공되는지 여부에 관계없이, IC 구획(405)이 제공되고, 제 1 벽(408)은 덮개(400)를 포함하는 MRTS 내에서 원하지 않는 방사선의 반사 및 굴절을 위한 표면을 유리하게 제공한다. 대조적으로 IC 구획(405)이 제공되지 않는 경우, 제 1 벽은 존재하지 않게 되고, 원하지 않는 복사가 덮개(400)의 바닥(상부 표면 내부)에서 반사되어, IC(427), 박막 연결부, 안테나, 및 MRTS의 기타 구성요소로 방사될 수 있다. 이러한 반사/굴절은 MRTS 내에서 원하지 않는 간섭/누화를 증가시키고 성능에 원하지 않는 영향을 미칠 수 있다. 본 교시에 따르면, IC 구획(405)의 제 1 벽(408)은 다양한 입사각에서, 덮개(400)를 포함하는 MRTS 내에서 전자기 신호의 반사 및 굴절을 유발하고, 송신 구획(401)의 안테나와 수신 구획(402)의 안테나 사이에 더 많은 절연을 제공하고, 이에 따라 덮개(400)를 포함하는 MRTS 패키지 내에 개선된 TX/RX 절연을 제공할 것이다. 덮개(400)는 기판(도 4A에 도시되지 않음)에 연결되거나, 회로 기판(300)(도 4A에 도시되지 않음)과 IC(도 4A에 도시되지 않음)를 포함하는 베이스(도 4A에 도시되지 않음)에 연결되도록 구성된다. 덮개(400)는 기판에 결합되고, 송신 구획(401), 수신 구획(402) 및 IC 구획(405)에 배치된 MRTS의 다양한 구성요소를 보호하기 위해 밀봉을 제공한다.
대표적인 실시형태에 따르면, 덮개(400)에 대해 고려되는 재료는 관심 주파수에서 비교적 낮은 손실 탄젠트(loss tangent) 및 비교적 낮은 유전 상수(dielectric constant)(예를 들어, εr < 4)를 유리하게 갖는다. 유사하게, 덮개(400)의 두께는 송신 및 수신 신호의 유전체 파장(λr/2)의 1/2과 실질적으로 동일하도록 선택되며, 여기서 유전체 파장은 자유 공간 파장을 유전 상수의 제곱근으로 나눈 값이다(즉,
Figure pat00001
). 유리하게, 덮개(400)의 두께는, 신호가 덮개(400)를 통해 방사될 때 송신 안테나와 수신 안테나의 방사 특성(이득/방향)을 보존하도록 유리하게 선택된다. 절반의 유전체 파장은 덮개(400)의 유전체를 통해 실질적으로 최대 신호 전파를 제공한다. 특히, DUT와 MRTS 사이에서 신호를 전달하는, 공기(εr = 1)와 덮개(예를 들어, εr = 3) 계면 사이에 유전 상수(εr) 장벽이 있다. 공기와 덮개의 유전 상수 차이가 클수록(예를 들어, 1:10 대 1:3), 덮개/공기 계면에서 반사 정도가 커진다.
도 4B는 대표적인 실시형태에 따른, 회로 기판(420)이 위에 배치되는 베이스(440)에 인접하게 배치된 도 4A에 도시된 덮개(400)의 사시도이다. 도 1 내지 도 4A와 관련하여 위에 기술된 대표적인 실시형태의 특정 양태는 덮개, 베이스(440), 및 회로 기판의 다양한 양태에 대한 설명과 밀접한 관련이 있을 수 있고, 현재 기술되는 대표적인 실시형태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 반복되지 않을 수 있다.
회로 기판(420)은 송신측(421), 수신측(422), 및 IC 섹션(425)을 포함한다. 송신 패치 안테나 어레이(423)는 송신측(421) 상의 회로 기판(420)의 상부 층 위에 배치된다. 유사하게, 수신 패치 안테나 어레이(424)는 수신측(422) 상의 회로 기판(420)의 상부 층 위에 배치된다. 위에서 언급한 바와 같이, 대표적인 실시형태에 따르면, 송신 안테나는 송신 패치 안테나 어레이(423)를 포함하고, 수신 안테나는 수신 패치 안테나 어레이(424)를 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, IC(427)는 증폭기, 믹서, 가변 감쇠기, 및 본 교시에 따라 MRTS(106)에서 사용되는 기타 전자 부품을 포함하는 IC(427)를 수용하도록 구성된 회로 기판(420)의 섹션 상에 배치된다. 이 섹션은, 수신측(422)으로부터의 신호 수신을 달성하고 송신측(421)에 의한 재전송을 위한 신호를 제공하는 데 필요한 회로 연결부를 포함한다.
IC(427)는 제 1 연결부(428)에 의해 송신측(421)에 연결되고 제 2 연결부(430)에 의해 수신측(422)에 연결된다. 제 1 연결부(428)는 예시적으로 차동 출력을 송신 패치 안테나 어레이(423)에 제공하는 반면, 제 2 연결부(430)는 수신 패치 안테나 어레이(424)로부터 IC(427)로의 단일 입력 연결을 제공한다. 위에서 언급되고 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 제 1 및 제 2 연결부(428, 430)는 접지면 위에 배치된 신호 라인을 갖는 신호 전송 라인을 포함하는 박막 회로를 포함할 수 있다(예를 들어, 아래의 도 5 참조). 위에서 언급한 바와 같이, IC(427)와 송신 패치 안테나 어레이(423) 및 IC(427)와 수신 패치 안테나 어레이(424) 사이의 연결은 박막 연결부(예를 들어, 아래의 도 4C 참조), 또는 상기한 적절한 전기 연결부와 함께 와이어 본드를 포함하는 다수의 공지된 기술 중 하나에 의해 이루어질 수 있다. 다시 말하지만, 선택된 전기 연결부는 위에서 언급한 바와 같이 적절한 전기 연결부, 송신측과 수신측의 분리, 및 비아와 해자를 위한 공간을 유리하게 제공한다.
회로 기판(420)은 또한 수신 안테나(수신 패치 안테나 어레이(424) 포함)와 송신 안테나(송신 패치 안테나 어레이(423) 포함) 사이, 그리고 이에 따라 수신측(422)과 송신측(421) 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 절연 구조물을 포함한다. 절연 구조물은 다수의 비아(432); 위에 IC(427)가 배치된 섹션(도 4B에서 보이지 않음)과 송신 패치 안테나 어레이(423) 사이에 배치된 제 1 해자(434); 및 섹션(및 이에 따라 IC(427))과 수신 패치 안테나 어레이(424) 사이에 배치된 제 2 해자(436)를 포함한다. 또한, 제 1 연결부(308)와 제 2 연결부(310)가 박막 회로를 포함하는 경우, 제 1 비아(예를 들어, 제 1 비아(316)(도 4B에 도시되지 않음)) 및 제 2 비아(예를 들어, 제 2 비아(317))(도 4B에 도시되지 않음)는 IC(427)와 송신측(421) 사이 및 IC(427)와 수신측(422) 사이에서 신호를 전송하는 전송 라인 주위에 제공된다. 마지막으로, 송신측 비아(예를 들어, 318)(도 4B에 도시되지 않음) 및 수신측 비아(예를 들어, 320)(도 4B에 도시되지 않음)는 송신 안테나와 수신 안테나 주위에 배치될 수 있다. 송신측 비아와 수신측 비아는 또한 접지에 연결되고, MRTS에 의한 신호의 송수신을 방해할 수 있는 대기 및 기타 전자기 복사로부터 송신 안테나와 수신 안테나의 절연을 촉진한다.
송신측(421) 상의 다수의 비아(432)는 송신측 비아 필드를 형성하고; 수신측(422) 상의 다수의 비아(432)는 수신측 비아 필드를 형성한다. 다수의 비아(432), 제 1 및 제 2 해자(434, 436), 및 제 1 및 제 2 비아(예를 들어, 314 및 316, 도 4B에 도시되지 않음)는 접지에 전기적으로 연결된다. 다수의 비아(432), 제 1 및 제 2 해자(434, 436), 및 제 1 및 제 2 비아는 송신측(421)과 수신측(422) 사이의 누설 전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 공기 또는 대기로부터의 오류 신호가 회로 기판을 통해 전송되는 것을 줄인다. 회로 기판(420)을 포함하는 MRTS에서의 다양한 소스로부터의 원하지 않는 신호의 감소는, 서큘레이터 및 송수신용 단일 안테나를 사용하는 것들과 같은 공지된 재조명기와 비교할 때, 송신측(421)과 수신측(422) 사이의 절연에 대한 상당한 개선을 제공한다. 이는 차량용 레이더에 자주 사용되는 주파수(예를 들어, 77 GHz-100 GHz)에서 특히 그렇다. 특히, 이러한 비교적 높은 주파수에서, 서큘레이터 및 송수신용 단일 안테나를 포함하는 공지된 특정 재조명기는 비교적 높은 비용으로 수신 및 송신 부품 간에 대략 20 dB의 절연을 제공한다. 대조적으로, 이러한 비교적 높은 주파수에서, 현재 기술되는 대표적인 실시형태의 MRTS는 대략 45 dB의 송신측(421)과 수신측(422) 사이의 절연을 제공한다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 벽(408, 410, 412)은 대표적인 실시형태의 MRTS의 송신측(421) 및 수신측(422)의 절연을 촉진하기 위해 전자파/신호의 굴절 및 반사를 위한 표면을 유리하게 제공한다.
도 4C는 대표적인 실시형태에 따른 MRTS(480)의 부분 단면도이다. MRTS(480)는 대표적인 실시형태에 따라 회로 기판(420)이 위에 배치된 다층 기판(450) 위에 배치된 덮개(400)와 함께 패키지된 상태로 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4B와 관련하여 위에 기술된 대표적인 실시형태의 특정 양태는 MRTS(480)의 다양한 양태에 대한 설명과 밀접한 관련이 있을 수 있고, 현재 기술되는 대표적인 실시형태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 반복되지 않을 수 있다.
도 4C는 송신 구획(401)이 송신 구획(401)과 IC 구획(405) 사이, 그리고 수신 구획(402)과 IC 구획(405) 사이에 제 1 벽(408)을 포함하는 것을 도시하고 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 제 1 벽(408)은 대표적인 실시형태의 MRTS의 송신측 및 수신측의 절연을 촉진하기 위해 전자파/신호의 굴절 및 반사를 위한 표면을 유리하게 제공한다. 또한, 아래에서 더 상세히 기술되는 또 다른 대표적인 실시형태에 따르면, 전자기 흡수 재료(도 4C에 도시되지 않음)가 IC 구획(405) 내에 배치될 수 있다.
회로 기판(420)은 송신측(421), 수신측(422), 및 IC 섹션(425)을 포함한다. 송신 패치 안테나 어레이(423)(도 4C에 도시되지 않음)는 송신측 상의 회로 기판(420)의 상부 층 위에 배치된다. 유사하게, 수신 패치 안테나 어레이(424)(도 4C에 도시되지 않음)는 수신측(422) 상의 회로 기판(420)의 상부 층 위에 배치된다. 위에서 언급한 바와 같이, 대표적인 실시형태에 따르면, 송신 안테나는 송신 안테나 어레이(423)(도 4C에 도시되지 않음)를 포함하고, 수신 안테나는 수신 패치 안테나 어레이(424)(도 4C에 도시되지 않음)를 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, IC(427)는 증폭기, 믹서, 가변 감쇠기, 및 본 교시에 따라 MRTS(480)에서 사용되는 기타 전자 부품을 포함하는 IC(427)를 수신하도록 구성된 섹션 상에 배치된다. 이 섹션은, 수신측(422)으로부터의 신호 수신을 달성하고 송신측(421)에 의한 재전송을 위한 신호를 제공하는 데 필요한 회로 연결부를 포함한다.
IC(427)는 제 1 연결부(428)에 의해 송신측(421)에 연결되고, 제 2 연결부(430)에 의해 수신측(422)에 연결된다. 제 1 연결부(428)는 예시적으로 차동 출력을 송신 패치 안테나 어레이(423)에 제공하는 반면, 제 2 연결부(430)는 수신 패치 안테나 어레이(424)로부터 IC(427)로의 단일 입력 연결을 제공한다. 위에서 언급한 바와 같이, 제 1 및 제 2 연결부(428, 430)는, 제 1 및 제 2 해자(434, 436)에 대한 접촉을 통해 접지에 대한 전기 접촉을 각각 생성하는 제 1 및 제 2 연결부(428, 430)를 형성하는 접지면(박막 부품의 아랫면) 위에 배치된 신호 라인(466)을 갖는 신호 전송 라인을 포함하는 박막 회로를 포함할 수 있다. 또한, 접지(예를 들어, 제 1 및 제 2 해자(434, 436)에 대한 연결부)에 전기적으로 연결된 비아(464)가 제 1 및 제 2 연결부(428, 430)에 제공될 수 있다. 비아(464)는 각각 수신측(422) 및 송신측(421)으로부터의 전자기 간섭으로부터 뿐만 아니라 다른 소스로부터의 전자기 간섭(예를 들어, 전류 누출로 인한 오류 및 대기 전자기 복사)으로부터 송신 패치 안테나 어레이(423) 및 수신 패치 안테나 어레이(424)의 절연을 유리하게 더 향상시킨다.
또한, 와이어 본드(467)는 IC(427)가 위에 배치되는 섹션에 대한 연결을 통해 송신 및 수신 패치 안테나 어레이(423, 424)와 IC(427)(도 4C에 도시되지 않음) 사이의 연결을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 연결부(428, 430)는 와이어본드 연결부 대신에 생략될 수 있다. 대안으로, 송신 및 수신 패치 안테나 어레이(423, 424)와 IC(427)의 연결은 단지 제 1 및 제 2 연결부(428, 430)를 통해서만 연결될 수 있다.
MRTS(480)는, 다수의 비아(432); 비아(464); 및 제 1 해자(434)와 제 2 해자(436)를 포함하는 절연 구조물을 더 포함한다. 특히, 상기한 비아(312)와 같이, 다수의 비아(432)는 송신 및 수신 패치 안테나 어레이(423, 424) 사이, 및 MRTS(480)에 의한 신호의 송수신을 방해할 수 있는 대기 및 기타 전자기 복사로부터의 신호 전송을 유리하게 감소시킨다.
다층 기판(450)은 레이더 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 구조의 다층 회로 기판이다. 상기한 덮개(400)와 같이, 다층 기판은 관심 주파수에서 저-손실 탄젠트 및 비교적 낮은 유전 상수를 유리하게 제공한다. 다층 기판(450)은 제 1 전기 전도층(452) 위에 배치된 제 1 유전체층(453); 제 1 유전체층(453) 위에 배치된 제 2 유전체층(454); 제 2 유전체층(454) 위에 배치된 제 2 전기 전도층(455); 및 제 4 유전체층(456) 위에 배치된 제 3 전기 전도층(457)을 포함한다.
또한, 다층 기판(450)은 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 바와 같이 다층 기판의 다양한 층에서 신호 라인과 접지면/연결 사이에 선택적 전기 연결을 제공하도록 구성된 층간 비아(458)를 포함한다. 특히, 층간 비아(458)와 같은 연결을 통해, 제 1, 제 2 및 제 3 전기 전도층(452, 455 및 457)은 IC(427)와 송신 및 수신 패치 안테나 어레이(423, 424)에 대한 신호 전송을 달성하기 위해 신호 전송 라인 및 접지면을 제공할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 및 제 3 전기 전도층(452, 455 및 457)은 예를 들어 비아(432)와 비아(464)에 대한 접지 경로를 제공하기 위해 접지에 선택적으로 연결될 수 있다.
도 5는 대표적인 실시형태에 따른 MRTS(도 5에 도시되지 않음)의 덮개(500)의 사시도이다. 도 1 내지 도 4C와 관련하여 위에 기술된 대표적인 실시형태의 특정 양태는 덮개에 대한 설명과 밀접한 관련이 있을 수 있고, 현재 기술되는 대표적인 실시형태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 반복되지 않을 수 있다. 특히, 대표적인 실시형태에 따르면, 덮개(500)는 덮개(400)와 동일한 방식으로 구현될 수 있다.
덮개(500)는 송신 구획(501), 수신 구획(502), 및 송신 구획(501)과 수신 구획(502) 사이에 배치된 IC 구획(도 5에서 보이지 않음)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 도시된 대표적인 실시형태에서 IC 구획은 예시적으로 동일한 깊이를 갖는 송신 구획(501) 또는 수신 구획(502)보다 더 깊다(더 오목하다).
덮개(500)는 송신 구획(501)과 IC 구획 사이 및 수신 구획(502)과 IC 구획 사이에 제 1 벽(508)을 포함한다. 유사하게, 덮개(500)는 송신 구획(501)의 둘레 주위에 제 2 벽(510) 및 수신 구획(502)의 둘레 주위에 제 3 벽(512)을 포함한다. 상기한 바와 같이, 제 1 벽(508)은 대표적인 실시형태의 MRTS의 송신측 및 수신측의 절연을 촉진하기 위해 덮개(500)를 포함하는 MRTS 내에서 전자파/신호의 굴절 및 반사를 위한 표면을 유리하게 제공한다. 제 2 및 제 3 벽(510, 512)은 전자파의 굴절 및 반사를 유발하여, 이웃하는 MRTS(예를 들어, 도 1의 MRTS(106)) 사이의 누화를 감소시킨다. 또한, 아래에서 더 상세히 기술되는 또 다른 대표적인 실시형태에 따르면, 송신 안테나(송신 구획(501) 아래에 배치됨)와 수신 안테나(수신 구획(502) 아래에 배치됨) 사이의 누화를 감소시킬 뿐만 아니라, 다른 방사선 소스(예를 들어, 대기로부터의 방사선)가 송신 및 수신 안테나로 전송되는 것을 방지하기 위해 전자기 흡수 재료(514)가 IC 구획 내에 배치될 수 있다. 폴리철(polyiron) 외에도, 전자기 흡수 재료(514)로 사용하기 위해 다수의 공지된 재료가 고려된다. 이들 재료는 Cuming Microwave(Avon, MA)에서 제공하는 에코소브(Eccosorb®) 제품, Laird Performance Materials Corporation에서 제공하는 유사한 제품을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시형태에서, 폴리철은 시간이 지나면서 사용에 따른 컴팩트함과 구성 완전성으로 인해 선택된다.
덮개(500)는 기판(도 5에 도시되지 않음)에 연결되거나, 회로 기판(300)(도 5에 도시되지 않음)과 IC(도 5에 도시되지 않음)를 포함하는 베이스(도 5에 도시되지 않음)에 연결되도록 구성된다. 덮개(500)는 기판에 결합되고, 송신 구획(501), 수신 구획(502) 및 IC 구획(505)에 배치된 MRTS의 다양한 구성요소를 보호하기 위해 밀봉을 제공한다.
위에서 언급한 바와 같이, 이러한 비교적 높은 주파수에서, 서큘레이터 및 수신 및 송신용 단일 안테나를 포함하는 공지된 특정 재조명기는 비교적 높은 비용으로 수신 및 송신 부품 사이에 대략 20 dB의 절연을 제공한다. 대조적으로, 이러한 비교적 높은 주파수에서, 현재 기술되는 대표적인 실시형태의 MRTS는 대략 60 dB의 송신측(421)과 수신측(422) 사이의 절연을 제공한다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 벽(508, 510, 512)은 대표적인 실시형태의 MRTS의 송신측(421) 및 수신측(422)의 절연을 촉진하기 위해 전자파/신호의 굴절 및 반사를 위한 표면을 유리하게 제공한다.
본 발명이 도면 및 상기한 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었지만, 이러한 예시 및 설명은 예시적인 것이고 제한적인 것은 아닌 것으로 간주되어야 하며; 본 발명은 개시된 실시형태로 제한되지 않는다. 도면, 개시 및 첨부된 청구 범위의 연구로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어 본 기술 분야의 숙련자에 의해, 개시된 실시형태에 대한 다른 변형이 이해되고 달성될 수 있다. 청구 범위에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않으며, 단수는 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치가 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 단순한 사실은 이러한 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.
본 발명의 양태는 장치, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 양태는 전체 하드웨어 실시형태, 전체 소프트웨어 실시형태(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등 포함) 또는 일반적으로 모두 본원에서 "회로", "모듈" 또는 "시스템"이라고 할 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 양태를 결합한 실시형태의 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 발명의 양태는 구현된 컴퓨터 실행 가능 코드를 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
대표적인 실시형태가 본원에 개시되어 있지만, 본 기술 분야의 숙련자는 본 교시에 따른 많은 변형이 가능하고 첨부된 청구 범위 내에 있음을 인식할 것이다. 따라서 본 발명은 첨부된 청구 범위를 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (10)

  1. 전자파를 수신하고 응답 신호를 전송하도록 구성된 소형 레이더 타겟 시뮬레이터(MRTS)(106)로서, MRTS(106)는,
    수신 안테나;
    가변 이득 증폭기VGA)(202);
    동위상 직교(IQ) 믹서(203);
    가변 감쇠기(204);
    송신 안테나; 및
    수신 안테나와 송신 안테나 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 절연 구조물을 포함하는 MRTS(106).
  2. 제 1 항에 있어서,
    VGA, IQ 믹서(203) 및 가변 감쇠기(204)는 집적 회로(IC)(306) 패키지 내에 배치되고, 절연 구조물은 IC(306) 패키지 및 각각의 송신 및 수신 안테나 사이에 배치된 요소를 포함하는, MRTS(106).
  3. 제 2 항에 있어서,
    요소는,
    IC(306)와 송신 안테나 사이에 송신 비아 필드를 제공하는 다수의 제 1 비아(312);
    IC(306)와 송신 안테나 사이에 배치된 제 1 해자(314);
    IC(306)와 수신 안테나 사이에 수신 비아 필드를 제공하는 다수의 제 2 비아(312); 및
    IC(306)와 수신 안테나 사이에 배치된 제 2 해자(315)를 포함하는, MRTS(106).
  4. 제 3 항에 있어서,
    다수의 제 1 및 제 2 비아(312) 각각은 전기 접지에 연결되는, MRTS(106).
  5. 제 3 항에 있어서,
    다수의 제 1 비아(312) 중 적어도 일부는 MRTS(106) 내에서 유도되는 전자파의 1/4 파장(λ/4) 내지 1/2 파장(λ/2)만큼 이격되는, MRTS(106).
  6. 제 1 항에 있어서,
    송신 안테나와 수신 안테나는 각각 패치 안테나 어레이를 포함하는, MRTS(106).
  7. 제 2 항에 있어서,
    송신 안테나 위에 배치된 송신 구획(401),
    수신 안테나 위에 배치된 수신 구획(402), 및
    IC(306) 위에 그리고 송신 및 수신 구획 사이에 배치된 IC 구획(405)을 포함하는
    덮개(400)를 더 포함하는 MRTS(106).
  8. 제 7 항에 있어서,
    덮개(400)는 송신 구획(401)과 IC 구획(405) 사이 및 수신 구획(402)과 IC 구획(405) 사이에 벽을 포함하고, 벽은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 누화를 감소시키기 위해 전자파를 굴절 및 반사하도록 구성되는, MRTS(106).
  9. 제 7 항에 있어서,
    IC 구획(405) 내에 배치되고 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 누화를 감소시키도록 구성된 전자기 흡수 재료(514)를 더 포함하는 MRTS(106).
  10. 제 9 항에 있어서,
    전자기 흡수 재료(514)는 폴리철을 포함하는, MRTS(106).
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