KR20230009310A - 자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템 - Google Patents

자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 레이더 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 안테나(140)와; 적어도 하나의 고주파 부품(110) 및 고주파 신호의 송신 및/또는 수신을 위한 요소(111)를 갖는 회로 기판(105);을 포함하는, 자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템에 관한 것으로, 이 레이더 시스템은, 적어도 하나의 고정 요소(200)가 회로 기판(105)(상)에 배치되고, 안테나(140)는 적어도 하나의 연결 요소(145)를 구비하며, 연결 요소(145)는, 안테나(140)가 적어도 하나의 고정 요소(200) 위에 씌워져서 회로 기판(105)에 고정될 수 있는 동시에 포지셔닝될 수 있는 방식으로, 고정 요소(200)와 상호 작용하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템{RADAR SYSTEM FOR ENVIRONMENTAL DETECTION OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템에 관한 것으로, 이 레이더 시스템은,
- 레이더 신호의 송신 및/또는 수신을 위한 안테나; 및
- 적어도 하나의 고주파 부품과, 고주파 신호의 송신 및/또는 수신을 위한 요소를 갖는 회로 기판;을 포함한다.
자율 주행 및 반자율 주행 차량은 차량 주변을 검출하는 하나 이상의 센서 시스템을 사용하여 제어된다. 센서 시스템의 센서 데이터에 따라 예를 들어 주차 공간, 도로 경로, 다른 도로 사용자 또는 장애물이 인식되고, 그리고/또는 주행 궤적이 결정되거나 상응하는 제어 명령이 계산되며, 제어 명령은 차량의 액추에이터로 전달된다. 차량에는 적응형 순항 제어(adaptive cruise control)와 같은 편의 기능뿐만 아니라 예컨대 긴급 제동 시스템과 같은 안전 기능도 구현된다. 이 경우, 특히 레이더 센서가 사용된다. 이러한 센서의 주요 장점은, 예를 들어 비디오 카메라로 기록된 이미지를 해석하는 것이 아니라 물리량을 직접 측정한다는 데 있다.
레이더 센서는 안테나 구조물을 통해 고주파 레이더 빔을 방출하고, 객체에서 반사된 빔을 수신한다. 이 경우, 검출된 객체는 고정되어 있을 수도 있고 움직일 수도 있다. 수신된 레이더 빔을 이용하여 객체까지의 거리와 방향(각도)을 계산할 수 있다. 또한, 레이더 센서에 대한 객체의 상대 속도를 계산할 수 있다. 일반적인 레이더 센서는 76 내지 81GHz의 주파수 영역에서 동작한다.
안테나로서 회로 기판 기반 안테나 외에 도파관 안테나도 점점 더 많이 사용되고 있다. 통합, 즉, 이러한 도파관 안테나의 포지셔닝 및 고정은 일반적으로 복수의 나사를 사용하여 수행된다. 이러한 유형의 통합은 조립 시 상당한 비용을 발생시킨다.
본 발명의 과제는 레이더 안테나, 특히 도파관 안테나의 비용 효율적인 통합과 동시에 작은 공차가 가능하도록, 도입부에 언급한 유형의 자동차 주변 검출용 레이더 시스템을 추가로 개선하는 것이다.
전술한 과제는 본 발명에 따라,
- 적어도 하나의 고정 요소가 회로 기판(상)에 배치되고,
- 안테나는 적어도 하나의 연결 요소를 구비하며,
- 상기 연결 요소는, 안테나가 적어도 하나의 고정 요소 위에 씌워져서 회로 기판에 고정될 수 있는 동시에 포지셔닝될 수 있는 방식으로, 고정 요소와 상호 작용함으로써 해결된다.
회로 기판(상)에서의 고정 요소의 배치; 및 안테나가 고정 요소 상에 씌워져서 포지셔닝되고 고정될 수 있도록 상기 고정 요소와 상호 작용하는 적어도 하나의 연결 요소를 가진 안테나;는 간단하게 장착될 수 있는 안테나를 가진 견고한 레이더 센서를 제조할 수 있게 한다.
본 발명의 한 바람직한 양태에 따라, 적어도 하나의 고정 요소는 클로 요소(claw element)이고, 적어도 하나의 연결 요소는 상기 클로 요소의 스프링 작동식 클로에 삽입되어 이에 의해 보유되는 핀이다. 따라서, 안테나의 핀(이하 짧게 안테나 모듈이라고도 함)이 클로 요소에 삽입되고 클로 요소가 핀을 어느 정도 파지함으로써 마찰 연결(friction-type connection)이 생성된다. 이러한 유형의 고정을 통해 나사 연결, 접착 등과 같은 추가 장착 단계 없이 안테나의 비용 효율적이고 간단한 장착이 가능하다. 안테나 모듈은 장착 시 끝까지 조립될 수 있기 때문에, 회로 기판으로부터 도파로 내로의 고주파 커플링 지점의 공차 체인(tolerance chain)이 매우 작고 회로 기판과 안테나의 형상 오차(form error)로만 국한된다. 공차 보상은 클로 요소 내 핀의 가이드 길이를 통해 수행된다.
본 발명의 한 바람직한 양태에 따라, 고정 요소가 회로 기판 내 개구 내에 배치된다.
이 경우, 고정 요소는 회로 기판의, 안테나로부터 먼 쪽을 향하는 측에 배치될 수 있다.
또는, 고정 요소가 회로 기판의, 안테나 쪽을 향한 측에 배치되는 것도 가능하다.
고정 요소는 이론적으로는 매우 다양한 방식으로 회로 기판(상)에 고정될 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 한 양태에서는, 고정 요소가 SMD 납땜 공정에 의해 회로 기판에 고정된다.
고정 요소는 금속과 플라스틱 중 하나의 재료로 구성될 수 있다.
안테나를 회로 기판에 고정하기 위해 복수의 고정 요소 및 복수의 연결 요소가 제공되는 것이 바람직하다.
안테나는 바람직하게 도파관 안테나이다.
도 1은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 2는 클로 요소 형태의 본 발명에 따른 고정 요소의 개략적인 등각도이다.
도 3a) 내지 3d)는 회로 기판에 본 발명에 따른 고정 요소를 배치하기 위한 다양한 가능성을 나타낸 도면이다.
도 4a) 내지 4b)는 회로 기판에 본 발명에 따른 고정 요소를 배치하기 위한 또 다른 가능성을 나타낸 도면이다.
본 발명은 하기에서 도면을 참조하여 예시적으로 설명된다.
도 1에는 자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템의 측면도가 도시되어 있다. 이 레이더 시스템은 회로 기판(105) 내에 배치된 하우징(101)을 갖는다. 회로 기판(105) 상에, 방열(heat dissipation)을 위해 열계면 재료(TIM)의 층(112)을 통해 히트 싱크(114)에 연결된 고주파 부품(110)이 배치된다. 플러그인 요소(120)는 회로 기판상에 배치된 스위칭 장치를 외부에서 접근 가능한 라인 등에 연결한다. 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 고주파 부품(110)으로부터 회로 기판(105)에 배열된 대응 개구들(via)을 통해 예를 들어 구리 패드(111) 형태의 전기 전도성 통로가 안테나(140)로 이어질 수 있다. 안테나(140)는 예를 들어 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 도파관 안테나로서 구현된다. 안테나(140)는 전면측이 레이돔(150)에 의해 폐쇄된다. 도파관(141)을 통해 레이더 신호(142)가 레이돔(150)을 거쳐 외부로 방사된다.
도 1에서 추가로 알 수 있듯이, 안테나(140)는 예를 들어 2개의 핀(145)을 갖는다. 이들 핀(145)은 회로 기판(105) 내 대응 개구(109) 내에 배치된 고정 요소(200)에 맞물린다. 이 고정 요소(200)는 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 핀(145)의 방향으로 튤립 형태로 열리는 클로들(212)을 갖는 클로 요소로서 구성될 수 있다. 클로 요소 형태의 고정 요소(200)는 예를 들어 SMD 납땜 공정에 의해 납땜면(220)을 통해 회로 기판(105)상에 고정될 수 있다. 이 경우, 고정 요소는 SMD 납땜 공정에서 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 방식으로 회로 기판(105)에 장착된 후 리플로우(reflow) 공정에서 재료 결합식으로 회로 기판(105)에 연결된다.
인쇄 회로 기판으로부터의 고주파 커플링은 공기(Launcher in Package)를 통해 또는 도 1에 도시된 바와 같이 위에서 언급한 구리 패드(111)를 통해 수행될 수 있다. 여기서 HF 칩이라고도 하는 고주파 부품(110)의 위치는 중요하지 않으므로, 고주파 부품(110)은 안테나 측에도 그리고 도 1에 도시된 것처럼 안테나(140)로부터 먼 쪽을 향하는 측에도 위치할 수 있다. 안테나(140)로부터 먼 쪽을 향하는 측에 위치될 경우, 고주파는 언급한 비아(via) 및 예를 들어 구리 패드(111)를 이용해서 회로 기판 또는 인쇄 회로 기판(105)을 통과하여 안내된다. 이 경우, 원칙적으로 인쇄 회로 기판(105)의 홀도 고려될 수 있으며, 이 홀을 통해 전파가 직접 안테나 패키지로부터 방사된다.
도 3에 회로 기판(105)에 고정 요소(200)를 고정하는 다양한 변형예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 고정 요소(200)는 회로 기판(105)의, 안테나(140)로부터 먼 쪽을 향하는 측에서 회로 기판(105)의 대응 개구(109) 내에, 예를 들어 언급한 SMD 납땜 기술에 의해 고정될 수 있다. 도 3a에 도시된 실시예는, 도 3a에서 고정 요소가 회로 기판(105)의 개구(109) 내로 삽입되어 금속 경로를 형성한다는 점에서 도 3b에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 3b에 도시된 실시예는 이 경우와 다르다. 여기서는 고정 요소(200)가 회로 기판(105)의 표면에 안착되고, 핀(145)이 회로 기판(105)의, 안테나(140)로부터 먼 쪽을 향하는 측에서 고정 요소(200)의 대응 클로(212)와 맞물린다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 실시예에서는, 고정 요소(200)가 회로 기판(105)의, 안테나(140)를 향하는 측에 배치되며, 도 3c에 도시된 실시예에는 마찬가지로 개구(109) 내에 맞물려서 개구(109) 내에 핀(145)이 안내되는 전도성 채널을 형성하는 고정 요소(200)가 도시되어 있다. 그에 반해 도 3d에 도시된 실시예에서는, 개구(109) 내에 맞물리고 고정 핀(145)을 안내하는 전기 전도성 채널이 생략되어 있다.
도 4a 및 도 4b에는 인쇄 회로 기판(105) 상에 안테나(140)를 고정하는 다른 실시예들이 도시되어 있다. 이들 실시예에서는 인쇄 회로 기판(105) 내 개구가 생략된다. 고정 요소(200)는 예컨대 SMD 납땜 공정에 의해 인쇄 회로 기판(105)의 상부면에 고정된다. 이 경우에는 인쇄 회로 기판(105)의, 안테나(140) 쪽을 향하는 측에 고정된다. 도 4a에 도시된, 클로(211)를 갖는 클로 요소(200)의 실시예는 핀(145)의 가이드를 갖지 않는 반면, 도 4b에 도시된 실시예는 클로(211)로부터 먼 쪽을 향하고 회로 기판(105)을 향하는 측에 핀(145)의 가이드(230)를 갖는다.
자동차의 주변 검출을 위한 상술한 레이더 시스템의 장점은, 안테나(140)가 인쇄 회로 기판(105)(상)에 매우 간단한 방식으로 장착될 수 있다는 것이다. 조립 축(z 평면, 도면에서 회로 기판(105)으로부터 안테나(140)로의 방향에 해당함)의 포지셔닝 정확성은 조립 공정에서 도파관 안테나(140)를 회로 기판(105)과 완전히 결합함으로써 달성된다. 이때 구현되는, 클로 요소(211)에 의한 핀(145)의 파지를 통해 도파관 안테나(140)가 인쇄 회로 기판(105)에 견고하게 안착된다.
고정 요소(200) 자체는 플라스틱 또는 금속 또는 여타의 다른 재료로 구성될 수 있다.

Claims (9)

  1. 자동차의 주변 검출을 위한 레이더 시스템이며,
    - 레이더 신호의 송신 및/또는 수신을 위한 안테나(140); 및
    - 적어도 하나의 고주파 부품(110)과, 고주파 신호의 송신 및/또는 수신을 위한 요소(111)를 갖는 회로 기판(105);
    을 포함하는 레이더 시스템에 있어서,
    - 적어도 하나의 고정 요소(200)가 회로 기판(105)(상)에 배치되고,
    - 안테나(140)는 적어도 하나의 연결 요소(145)를 구비하며,
    - 연결 요소(145)는, 안테나(140)가 적어도 하나의 고정 요소(200) 위에 씌워져서 회로 기판(105)에 고정될 수 있는 동시에 포지셔닝될 수 있는 방식으로, 고정 요소(200)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소(200)는 클로 요소(claw element)이고, 적어도 하나의 연결 요소는 클로 요소(200)의 스프링 작동식 클로(211)에 삽입되어 이에 의해 보유되는 핀(145)인 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소(200)가 회로 기판(105) 내 개구(109) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소(200)가 회로 기판(105)의, 안테나(140)로부터 먼 쪽을 향하는 측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(200)가 회로 기판(105)의, 안테나(140) 쪽을 향하는 측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(200)가 SMD 납땜 공정에 의해 회로 기판(105)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(200)가 금속과 플라스틱 중 하나의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 고정 요소(200) 및 복수의 연결 요소(145)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 안테나(140)는 도파관 안테나인 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
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