WO2015111932A1 - 레이더 시스템의 안테나 장치 - Google Patents

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WO2015111932A1
WO2015111932A1 PCT/KR2015/000675 KR2015000675W WO2015111932A1 WO 2015111932 A1 WO2015111932 A1 WO 2015111932A1 KR 2015000675 W KR2015000675 W KR 2015000675W WO 2015111932 A1 WO2015111932 A1 WO 2015111932A1
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WO
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antenna device
radiators
present
resonators
radar system
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PCT/KR2015/000675
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Inventor
김종국
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3283—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle side-mounted antennas, e.g. bumper-mounted, door-mounted
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    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
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    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
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    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/206—Microstrip transmission line antennas
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/068—Two dimensional planar arrays using parallel coplanar travelling wave or leaky wave aerial units
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/265—Open ring dipoles; Circular dipoles

Definitions

  • the present invention relates to a radar system, and more particularly to an antenna device of the radar system.
  • the radar system is mounted on the vehicle to improve the mobility of the vehicle.
  • a radar system uses electromagnetic waves to detect information about a vehicle's surroundings. And as the information is used for the movement of the vehicle, the efficiency of the vehicle mobility can be improved.
  • the radar system is equipped with an antenna device. That is, the radar system transmits and receives electromagnetic waves through the antenna device.
  • the antenna device includes a plurality of radiators.
  • the radiators are formed in a constant size and shape.
  • the antenna device of the radar system as described above there is a problem that the performance of the radiators are not uniform. This is because, depending on the position of the radiators in the antenna device, environmental factors such as a loss rate occur differently.
  • the antenna device of the radar system as described above has a problem that has a certain detection range. As a result, the radar system includes one antenna device, which makes it difficult to detect a wide range of information. Alternatively, when the radar system includes a plurality of antenna devices, the size of the radar system can be enlarged and the cost can be increased.
  • the present invention provides an antenna device for improving the operating efficiency of the radar system. That is, the present invention is to ensure uniform performance of the radiators in the antenna device. In addition, the present invention is to expand the detection range of the radar system without having to enlarge the radar system.
  • An antenna device of a radar system for solving the above problems, a plurality of radiators arranged on the upper surface of the substrate, and arranged on the lower surface of the substrate, disposed under the radiators And a plurality of resonators having a ring shape in which at least one slit is formed.
  • the radiators are formed according to a weight set in advance for each radiator.
  • the slit is formed at a position determined according to the weight corresponding to the radiators.
  • the resonators two slits facing each other may be formed.
  • the weight may be set differently according to the positions of the radiators.
  • the antenna device further includes a feeder disposed on one side of the radiators on the upper surface of the substrate.
  • the radiators may include a coupling part spaced apart from the power supply part and a radiating part connected to the coupling part.
  • the radiators may include a connection part connected to the power supply part and a radiation part connected to the connection part.
  • the resonators may surround the radiating part.
  • the performance of the radiators can be ensured uniformly. Specifically, a desired resonant frequency and emission coefficient for each radiator may be secured and impedances may be matched. And the beam width of the antenna device can be further expanded. In addition, in one antenna device, various detection distances may be implemented. Through this, the radar system may be provided with one antenna device to secure a desired detection range. In other words, the detection range of the radar system can be extended without making the radar system larger. Accordingly, the performance of the radar system can be improved. Furthermore, the manufacturing cost of the radar system can be reduced.
  • FIG. 1 is a plan view showing an antenna device of a radar system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ in FIG. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged view illustrating an enlarged area B in FIG. 1;
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating an enlarged B ′ region in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a plan view showing an antenna device of a radar system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a section cut along line CC ′ in FIG. 5;
  • FIG. 7 is an enlarged view illustrating an enlarged area D in FIG. 5;
  • FIG. 8 is an enlarged view illustrating an enlarged area D ′ in FIG. 5;
  • FIG. 9 is a plan view showing a modification of the resonators in the antenna device of the radar system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph for explaining the operating characteristics of the antenna device according to the embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph illustrating a gain for each sensing angle of an antenna device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for describing a beam width of an antenna device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing an antenna device of a radar system according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ in FIG. 1.
  • 3 is an enlarged view showing an enlarged area B in FIG. 1
  • FIG. 4 is an enlarged view showing an enlarged area B ′ in FIG. 1.
  • the antenna device 100 of the radar system in the present embodiment includes a substrate 110, a power supply unit 120, and a plurality of radiators 130.
  • the substrate 110 supports the power supply unit 120 and the radiator 130. At this time, the substrate 110 has a flat plate structure.
  • the substrate 110 may have a multilayer structure.
  • the substrate 110 is made of a dielectric material.
  • the conductivity of the substrate 110 may be 0.02.
  • the permittivity ( ⁇ ) of the substrate 110 may be 4.4.
  • the loss tangent of the substrate 110 may be 0.02.
  • the power supply unit 120 supplies a signal to the radiators 130 in the antenna device 100.
  • the feeder 120 is disposed on the upper surface of the substrate 110. At this time, the feeder 120 is connected to a control module (not shown). In addition, the power supply unit 120 receives a signal from the control module, and supplies a signal to the radiators 130. At this time, in the feed section 120, the feed point 121 is defined. That is, the power supply unit 120 receives a signal through the power supply point 121.
  • the feeder 120 is made of a conductive material.
  • the power supply unit 120 may include at least one of silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Gu), gold (Au), and nickel (Ni).
  • the power supply unit 120 includes a plurality of power supply lines 123 and the distribution unit 125.
  • the feed lines 123 extend in one direction.
  • the feed lines 123 are arranged side by side in the other direction.
  • the feed lines 123 are arranged spaced apart from each other at regular intervals. And a signal is transmitted from one end to the other end in each feed line 123.
  • the distribution unit 125 connects the feed point 121 and the feed line 123. At this time, the distribution unit 125 extends from the feed point 121. And the distribution unit 125 is connected to each feed line 123. In addition, the distribution unit 125 supplies a signal from the feed point 121 to the feed line 123. At this time, the distribution unit 125 distributes the signal to the feed line (130).
  • the radiators 130 radiate a signal from the antenna device 100. That is, the radiators 130 form a radiation pattern of the antenna device 100.
  • the radiators 130 are disposed on the upper surface of the substrate 110. At this time, the radiators 130 are disposed to be distributed to the power supply unit 120. Here, the radiators 130 are arranged along the feed lines 123. Through this, a signal is supplied from the power supply unit 120 to the radiators 130.
  • the radiators 130 are made of a conductive material.
  • the radiators 130 may include at least one of silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Gu), gold (Au), and nickel (Ni).
  • weights are individually set in the radiators 130. That is, a unique weight is set for each radiator 130.
  • the weight is obtained by resonant frequency, radiation coefficient, beam width and detection distance of the antenna device 100, and is set to a value for impedance matching. This weight may be calculated according to the Taylor function or Chebyshev function.
  • the weight is set differently according to the positions of the radiators 130.
  • two axes that intersect at the center of the feeder 120 are defined.
  • One axis extends from the center of the feeder 120 and is parallel to the feed lines 123, and the other axis extends from the center of the feeder 120 and is perpendicular to the one axis.
  • the weight is set to be symmetric with respect to the radiators 130 with respect to one axis and the other axis.
  • each radiator 130 is formed of a parameter that is determined according to each weight.
  • the variable for the radiator 130 may determine the arrangement relationship between the radiator 130 and the power supply unit 120, the size of the radiator 130, and the shape of the radiator 130.
  • the radiators 130 include the first radiators 140 and the second radiators 150.
  • the first radiators 140 are connected to the feed lines 123. Through this, a signal is directly supplied from the power supply unit 120 to the first radiators 140.
  • Each first radiator 140 includes a connection part 141 and a first radiator 143.
  • the variable for each first radiator 140 includes the length l 1 of the first radiator 143 and the width w 1 of the first radiator 143.
  • connection part 141 is connected to any one of the feed lines 123.
  • the connecting portion 141 is connected to the feed line 123 through one end.
  • the connection part 141 extends from the feed line 123.
  • the connecting portion 141 extends in a direction different from the extending direction of the feed line 123.
  • a signal is transmitted from the feed line 123 to the connecting portion 141.
  • the first radiating part 143 is connected to the connecting part 141.
  • the first radiating part 143 is connected to the other end of the connecting part 141.
  • the first radiating portion 143 is connected to the connecting portion 141 through one end.
  • the first radiating part 143 extends from the connecting part 141.
  • the first radiating portion 143 extends along the extending direction of the connecting portion 141.
  • the first radiating portion 143 extends through the other end.
  • the other end of the first radiating portion 143 is opened. Through this, a signal is transmitted from the connecting portion 141 to the first radiating portion 143.
  • the length l 1 of the first radiating part 143 and the width w 1 of the first radiating part 143 are defined.
  • the length l 1 of the first radiating part 143 may correspond to the extending direction of the first radiating part 143.
  • the width w 1 of the first radiating part 143 may correspond to a direction perpendicular to the extending direction of the first radiating part 143.
  • the second radiators 150 are disposed to be spaced apart from the feed lines 123.
  • the second radiators 150 are coupled to the feed lines 123.
  • the second radiators 150 are electromagnetically coupled to the feed lines 123.
  • the second radiators 150 are in an excited state, and a signal is supplied from the power supply unit 120 to the second radiators 150.
  • Each second radiator 150 also includes a coupling part 151 and a second radiating part 153.
  • variable for each of the second radiator 150 is a distance (d) between any one of the coupling unit 151 and the feed line 123, the length (l 2 ) of the coupling unit 151, the coupling unit A width w 2 of 151, a length l 3 of the second radiating part 153, and a width w 3 of the second radiating part 153 are included.
  • the coupling part 151 is disposed adjacent to any one of the feed lines 123.
  • one end of the coupling part 151 is open.
  • At least a portion of the coupling part 151 extends along the extension direction of the feed line 123. That is, at least a portion of the coupling part 151 extends in parallel with the feed line 123.
  • the coupling part 151 is substantially coupled to the feed line 123. At this time, the distance d between the coupling part 151 and the feed line 123, the length l 2 of the coupling part 151, and the width w 2 of the coupling part 151 are defined.
  • An interval d between the coupling part 151 and the feed line 123 may correspond to a direction perpendicular to the extending direction of the feed line 123.
  • the length l 2 of the coupling part 151 corresponds to the extending direction of the coupling part 151.
  • the width w 2 of the coupling part 151 may correspond to the direction perpendicular to the extending direction of the coupling part 151.
  • the second radiating part 153 is connected to the coupling part 151.
  • the second radiating part 153 is connected to the other end of the coupling part 151.
  • the second radiating part 153 extends from the coupling part 151 along the extending direction of the coupling part 151. Through this, a signal is transmitted from the coupling part 151 to the second radiating part 153.
  • the length l 3 of the second radiating part 153 and the width w 3 of the second radiating part 153 are defined.
  • the length l 3 of the second radiating part 153 may correspond to the extending direction of the second radiating part 153.
  • the width w 3 of the second radiating part 153 may correspond to a direction perpendicular to the extending direction of the second radiating part 153.
  • FIG. 5 is a plan view showing an antenna device of a radar system according to a second embodiment of the present invention.
  • 6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a cross section taken along line CC ′ in FIG. 5.
  • 7 is an enlarged view showing an enlarged area D in FIG. 5
  • FIG. 8 is an enlarged view showing an enlarged area D ′ in FIG. 5.
  • 7 and 8 (a) is a plan view and (b) is a rear view.
  • 9 is a plan view showing a modified example of the resonators in the antenna device of the radar system according to the second embodiment of the present invention.
  • the antenna device 200 of the radar system includes a substrate 210, a power supply unit 220, a plurality of radiators 230, and a plurality of resonators. 260.
  • a feed point 221 is defined.
  • the feeder 220 includes a plurality of feeder lines 223 and a distributor 225.
  • the radiators 230 include first radiators 240 and second radiators 250.
  • each first radiator 240 includes a connection portion 241 and a first radiator 243.
  • Each second radiator 250 also includes a coupling part 251 and a second radiating part 253.
  • the resonators 260 support the operation of the radiators 230. That is, the resonators 260 adjust the radiation pattern of the antenna device 200. At this time, the resonators 260 adjust the radiation pattern of the antenna device 200 by using a higher-order resonance mode.
  • the resonators 260 are disposed on the bottom surface of the substrate 210. At this time, the resonators 260 are disposed below the radiators 230.
  • the resonators 260 and the radiators 230 correspond one-to-one and face each other. Through this, a signal is transmitted from the radiators 230 to the resonators 260.
  • the resonators 260 are also made of a conductive material.
  • the resonators 260 may include at least one of silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Gu), gold (Au), and nickel (Ni).
  • the resonators 260 have a ring shape. At this time, each resonator 260 surrounds the first radiating part 243 or the second radiating part 253. In other words, inside each resonator 260, a first radiating portion 243 or a second radiating portion 253 is disposed. Here, at least one portion of each resonator 260 may overlap the connecting portion 241 or the coupling portion 251 up and down.
  • each resonator 260 two slits 261 are formed. That is, each resonator 260 is opened by the slits 261.
  • the slits 261 are disposed opposite each other. That is, the slits 261 are disposed on a straight line passing through the center in each resonator 260.
  • each resonator 260 is divided into two resonators by the slits 261.
  • the intensity of the electric field may be the highest.
  • the thickness of the resonators 260 is determined as a value for impedance matching of the antenna device 200. That is, the resonators 260 may be determined as, for example, a value for 50 ⁇ matching.
  • the circumferential length of the resonators 260 is determined according to the wavelength ⁇ corresponding to the resonant frequency band of the antenna device 200. That is, the circumferential length of the resonators 260 may be determined as shown in Equation 1 below.
  • r represents the radius of the resonators 260
  • ⁇ represents the dielectric constant of the substrate 210.
  • the weights are preset separately for the radiators 230 and the resonators 260. That is, a unique weight is set for each radiator 230 and the resonator 260 opposite to each radiator 230.
  • the weight is obtained by resonant frequency, radiation coefficient, beam width and detection distance of the antenna device 200, and is set to a value for impedance matching. This weight may be calculated according to the Taylor function or Chebyshev function.
  • the weight is set differently according to the positions of the radiators 230 and the resonators 260.
  • two axes intersecting at the center of the feeder 220 are defined.
  • One axis extends from the center of the feeder 220 and is parallel to the feed lines 223, and the other axis extends from the center of the feeder 220 and is perpendicular to the one axis.
  • the weight is set to be symmetrical with respect to the radiators 230 and the resonators 260 with respect to one axis and the other axis.
  • Each radiator 230 and the resonator 260 opposite to each of the radiators 230 are formed with variables determined according to respective weights.
  • the variables for the radiator 230 and the resonator 260 opposite to each other are related to the arrangement relationship between the radiator 230 and the feeder 220, the size of the radiator 230, the shape of the radiator 230, and the resonator 260.
  • the location of the slits 261 can be determined at.
  • the parameters for the first radiator 240 and the resonator 260 opposite to each other are the length l 1 of the first radiator 243, the width w 1 of the first radiator 243, and the resonator ( 260 includes the location of slits 261.
  • the length l 1 of the first radiating part 243 corresponds to the extending direction of the first radiating part 243.
  • the width w 1 of the first radiating part 243 corresponds to the direction perpendicular to the extending direction of the first radiating part 243.
  • the positions of the slits 261 are coordinated on a plane formed by a vertical axis passing through the center of the resonator 260 and parallel to the feed lines 223 and a horizontal axis passing through the center of the resonator 260 and perpendicular to the vertical axis. Can be expressed.
  • variable for the second radiator 250 and the resonator 260 opposite thereto is the distance d between any one of the coupling part 251 and the feed line 223 and the length l of the coupling part 251. 2 ), the width w 2 of the coupling part 251, the length l 3 of the second radiating part 253, the width w 3 of the second radiating part 253, and the slit in the resonator 260. 261).
  • the length l 2 of the coupling part 251 corresponds to the extending direction of the coupling part 251.
  • the width w 2 of the coupling part 251 may correspond to a direction perpendicular to the extending direction of the coupling part 251.
  • the length l 3 of the second radiating part 253 may correspond to the extending direction of the second radiating part 253.
  • the width w 3 of the second radiating part 253 may correspond to a direction perpendicular to the extending direction of the second radiating part 253.
  • the positions of the slits 261 are coordinated on a plane formed by a vertical axis passing through the center of the resonator 260 and parallel to the feed lines 223 and a horizontal axis passing through the center of the resonator 260 and perpendicular to the vertical axis. Can be expressed.
  • each resonator 260 an example in which two slits 261 are formed in each resonator 260 is disclosed, but is not limited thereto. That is, in each resonator 260, even if two slits 261 are not formed, the present invention can be implemented.
  • one slit 261 may be formed in each resonator 260.
  • the intensity of the electric field may be the highest.
  • the circumferential length of the resonator 260 may be determined as shown in Equation 2 below.
  • FIG. 10 is a graph for explaining an operating characteristic of an antenna device according to embodiments of the present invention.
  • 10A illustrates a radiation pattern of the antenna device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 10B illustrates a radiation pattern of the antenna device according to the second embodiment of the present invention.
  • the radiation pattern of the antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention and the radiation pattern of the antenna device 200 according to the second embodiment of the present invention are each main lobe. It appears as a side lobe.
  • the main lobe means a region where the signal is concentrated and radiated.
  • the sublobe is a region other than the main lobe and means a region where the signal is minutely radiated.
  • the side lobes are also considered to be interference zones.
  • the main leaf width of the antenna device 200 according to the second embodiment of the present invention is wider than the main leaf width of the antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention. This means that the signal is concentrated in a wider area in the antenna device 200 according to the second embodiment of the present invention, compared to the antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the side lobe width of the antenna device 200 according to the second embodiment of the present invention is narrower than the side lobe width of the antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention. This means that interference is more suppressed in the antenna device 200 according to the second embodiment of the present invention, compared to the antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the antenna device 200 according to the second embodiment of the present invention includes resonators 260, thereby improving performance.
  • the radiators 130 and 230 include the first radiators 140 and 240 and the second radiators 150 and 250 is disclosed, but is not limited thereto. That is, even if the radiators 130 and 230 do not include the first radiators 140 and 240 and the second radiators 150 and 250, the present invention may be implemented.
  • the radiators 130 and 230 may be formed of the first radiators 140 and 240. In this case, all of the radiators 130 and 230 may be connected to the feed lines 123 and 223.
  • the radiators 13 and 230 may be formed of the second radiators 150 and 250. In this case, all of the radiators 130 and 230 may be spaced apart from the feed lines 123 and 223.
  • 11 is a graph for explaining gains by sensing angles of the antenna device according to example embodiments.
  • the gain represents the degree to which the signal is concentrated and radiated corresponding to the desired direction in the antenna device.
  • 12 is an exemplary diagram for describing a beam width of an antenna device according to embodiments of the present invention.
  • the main leaf width of the antenna devices 100 and 200 according to the embodiments of the present invention is wider. This means that the signal is concentrated in a wider area in the antenna devices 100 and 200 according to the embodiments of the present invention, compared to the general antenna device of the present invention.
  • the side lobe width of the antenna device 100, 200 according to the embodiments of the present invention is narrower. That is, corresponding to a general antenna device, a null section is formed between -20 degrees and 20 degrees.
  • a null section is filled between ⁇ 60 degrees and 60 degrees, and the side lobe is suppressed. This means that the interference is more suppressed in the antenna devices 100 and 200 according to the embodiments of the present invention, compared to the general antenna device.
  • the antenna device 100, 200 according to the embodiments of the present invention has a wider detection range and detection distance.
  • the antenna devices 100 and 200 according to embodiments of the present invention have a larger beam width.
  • the antenna devices 100 and 200 according to embodiments of the present invention have various detection distances. Accordingly, the radar system according to embodiments of the present invention. As shown in FIG. 12A, one antenna device 100 or 200 may be provided to secure a desired detection range and detection distance.
  • a general radar system must have a plurality of antenna devices as shown in FIG. 12 (b) in order to secure a desired detection range and detection distance.
  • the performance of the radiators 130 and 230 may be ensured uniformly. Through this, a desired resonant frequency and radiation coefficient for each of the radiators 130 and 230 are secured, and impedances of the radiators 130 and 230 can be matched without a separate configuration.
  • the beam widths of the antenna apparatuses 100 and 200 may be further expanded.
  • various detection distances may be implemented. Through this, the radar system is provided with one antenna device (100, 200), it is possible to secure the desired detection range. In other words, the detection range of the radar system can be extended without making the radar system larger. Accordingly, the performance of the radar system can be improved. Furthermore, the manufacturing cost of the radar system can be reduced.

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Abstract

본 발명은 레이더 시스템의 안테나 장치에 관한 것으로, 기판과, 기판의 상부면에 배열되는 다수개의 방사체들과, 기판의 하부면에 배열되고, 방사체들의 하부에 배치되며, 적어도 하나의 슬릿이 형성된 링 형태를 갖는 다수개의 공진기들을 포함한다. 본 발명에 따르면, 방사체들과 공진기들이 함께 동작하여, 안테나 장치의 성능이 향상될 수 있다.

Description

레이더 시스템의 안테나 장치
본 발명은 레이더 시스템에 관한 것으로, 특히 레이더 시스템의 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이더 시스템이 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 이 때 레이더 시스템이 차량에 탑재되어, 차량의 이동성을 향상시키고 있다. 이러한 레이더 시스템은 전자기파를 이용하여, 차량의 주변환경에 대한 정보를 탐지한다. 그리고 해당 정보가 차량의 이동에 이용됨에 따라, 차량 이동성의 효율이 향상될 수 있다. 이를 위해, 레이더 시스템은 안테나 장치를 구비한다. 즉 레이더 시스템은 안테나 장치를 통해 전자기파를 송수신한다. 이 때 안테나 장치는 다수개의 방사체들을 포함한다. 여기서, 방사체들은 일정한 사이즈 및 형상으로 형성된다.
그런데, 상기와 같은 레이더 시스템의 안테나 장치는, 방사체들의 성능이 균일하지 않은 문제점이 있다. 이는, 안테나 장치에서 방사체들의 위치에 따라, 손실율과 같은 환경 요인이 상이하게 발생하기 때문이다. 아울러, 상기와 같은 레이더 시스템의 안테나 장치는 일정 탐지 범위를 갖는 문제점이 있다. 이로 인하여, 레이더 시스템이 하나의 안테나 장치를 구비하여, 넓은 범위의 정보를 탐지하는 데 어려움이 있다. 또는 레이더 시스템이 다수개의 안테나 장치들을 구비하는 경우, 레이더 시스템의 사이즈가 확대되고, 비용이 증가할 수 있다.
따라서, 본 발명은 레이더 시스템의 동작 효율성을 향상시키기 위한 안테나 장치를 제공한다. 즉 본 발명은 안테나 장치에서 방사체들의 성능을 균일하게 확보하기 위한 것이다. 그리고 본 발명은 레이더 시스템을 대형화하지 않고도, 레이더 시스템의 탐지 범위를 확장시키기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치는, 기판과, 상기 기판의 상부면에 배열되는 다수개의 방사체들과, 상기 기판의 하부면에 배열되고, 상기 방사체들의 하부에 배치되며, 적어도 하나의 슬릿이 형성된 링 형태를 갖는 다수개의 공진기들을 포함한다.
이 때 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 방사체들은, 상기 방사체 별로 미리 설정되는 가중치에 따라 형성된다.
그리고 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 공진기들은, 상기 방사체들에 대응하여 상기 가중치에 따라 결정되는 위치에, 상기 슬릿이 형성된다.
여기서, 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 공진기들은, 상호 대향하는 두 개의 슬릿들이 형성될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 가중치는, 상기 방사체들의 위치에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 안테나 장치는, 상기 기판의 상부면에서 상기 방사체들의 일 측에 배치되는 급전부를 더 포함한다.
이 때 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 방사체들은, 상기 급전부로부터 이격되어 배치되는 커플링부와, 상기 커플링부에 연결되는 방사부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 방사체들은, 상기 급전부에 연결되는 연결부와, 상기 연결부에 연결되는 방사부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 공진기들은, 상기 방사부를 둘러쌀 수 있다.
본 발명에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치는, 방사체들이 각각의 가중치에 따라 형성됨에 따라, 방사체들의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 구체적으로, 방사체 별로 원하는 공진 주파수 및 방사 계수가 확보되고, 임피던스가 매칭될 수 있다. 그리고 안테나 장치의 빔 폭이 보다 확대될 수 있다. 뿐만 아니라, 하나의 안테나 장치에서, 다양한 탐지 거리들이 구현될 수 있다. 이를 통해, 레이더 시스템이 하나의 안테나 장치를 구비하여, 원하는 탐지 범위를 확보할 수 있다. 바꿔 말하면, 레이더 시스템을 대형화하지 않고도, 레이더 시스템의 탐지 범위가 확장될 수 있다. 이에 따라, 레이더 시스템의 성능이 향상될 수 있다. 나아가, 레이더 시스템의 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치를 도시하는 평면도,
도 2는 도 1에서 A-A'을 따라 절단된 단면을 도시하는 단면도,
도 3은 도 1에서 B 영역을 확대하여 도시하는 확대도,
도 4는 도 1에서 B' 영역을 확대하여 도시하는 확대도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치를 도시하는 평면도,
도 6은 도 5에서 C-C'을 따라 절단된 단면을 확대하여 도시하는 단면도,
도 7은 도 5에서 D 영역을 확대하여 도시하는 확대도,
도 8은 도 5에서 D' 영역을 확대하여 도시하는 확대도,
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치에서 공진기들의 변형 예를 도시하는 평면도,
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프,
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치의 감지 각도 별 이득을 설명하기 위한 그래프, 그리고
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치의 빔 폭을 설명하기 위한 예시도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치를 도시하는 평면도이다. 그리고 도 2는 도 1에서 A-A'을 따라 절단된 단면을 도시하는 단면도이다. 또한 도 3은 도 1에서 B 영역을 확대하여 도시하는 확대도이며, 도 4는 도 1에서 B' 영역을 확대하여 도시하는 확대도이다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에서 레이더 시스템의 안테나 장치(100)는 기판(110), 급전부(120) 및 다수개의 방사체(130)들을 포함한다.
기판(110)은 급전부(120)와 방사체(130)들을 지지한다. 이 때 기판(110)은 평판 구조를 갖는다. 여기서, 기판(110)은 다층 구조를 가질 수 있다. 그리고 기판(110)은 유전 물질로 이루어진다. 여기서, 기판(110)의 도전율(conductivity; σ)이 0.02일 수 있다. 또한 기판(110)의 유전율(permittivity; ε)이 4.4일 수 있다. 게다가, 기판(110)의 손실 탄젠트(loss tangent)는 0.02일 수 있다.
급전부(120)는 안테나 장치(100)에서 방사체(130)들에 신호를 공급한다. 그리고 급전부(120)는 기판(110)의 상부면에 배치된다. 이 때 급전부(120)는 제어 모듈(도시되지 않음)에 연결된다. 또한 급전부(120)는 제어 모듈로부터 신호를 수신하여, 방사체(130)들에 신호를 공급한다. 이 때 급전부(120)에서, 급전점(121)이 정의된다. 즉 급전부(120)는, 급전점(121)을 통해 신호를 수신한다. 게다가, 급전부(120)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 급전부(120)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 급전부(120)는 다수개의 급전 선로(123)들과 분배부(125)를 포함한다.
급전 선로(123)들은 일 방향으로 연장된다. 그리고 급전 선로(123)들은 타 방향으로 상호 나란하게 배열된다. 여기서, 급전 선로(123)들은 상호로부터 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 그리고 각각의 급전 선로(123)에서 일 단부로부터 타 단부로, 신호가 전달된다.
분배부(125)는 급전점(121)과 급전 선로(123)들을 연결한다. 이 때 분배부(125)는 급전점(121)으로부터 연장된다. 그리고 분배부(125)는 각각의 급전 선로(123)에 연결된다. 또한 분배부(125)는 급전점(121)으로부터 급전 선로(123)들로 신호를 공급한다. 이 때 분배부(125)는 급전 선로(130)들로 신호를 분배한다.
방사체(130)들은 안테나 장치(100)에서 신호를 방사한다. 즉 방사체(130)들이 안테나 장치(100)의 방사 패턴(radiation pattern)을 형성한다. 그리고 방사체(130)들은 기판(110)의 상부면에 배치된다. 이 때 방사체(130)들은 급전부(120)에 분산되어 배치된다. 여기서, 방사체(130)들은 급전 선로(123)들을 따라 배열된다. 이를 통해, 급전부(120)로부터 방사체(130)들로, 신호가 공급된다. 또한 방사체(130)들은 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 방사체(130)들은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 때 방사체(130)들에, 개별적으로 가중치(weight)가 미리 설정되어 있다. 즉 방사체(130) 별로, 고유의 가중치가 설정되어 있다. 여기서, 가중치는 안테나 장치(100)의 공진 주파수, 방사 계수(radiation coefficient), 빔 폭 및 탐지 거리를 획득하고, 임피던스 매칭(impedance matching)을 위한 값으로 설정된다. 이러한 가중치는 테일러(Taylor) 함수 또는 체비셰프(Chebyshev) 함수에 따라 산출될 수 있다.
즉 가중치는 방사체(130)들의 위치에 따라 상이하게 설정된다. 이 때 급전부(120)의 중심에서 교차하는 두 개의 축들이 정의된다. 일 축은 급전부(120)의 중심으로부터 연장되며 급전 선로(123)들에 나란하고, 타 축은 급전부(120)의 중심으로부터 연장되며 일 축에 수직하다. 이를 통해, 가중치는 방사체(130)들에 대하여, 일 축 및 타 축을 기준으로 대칭되도록 설정된다.
또한 각각의 방사체(130)는 각각의 가중치에 따라 결정되는 변수(parameter)로 형성된다. 이 때 방사체(130)를 위한 변수가 방사체(130)와 급전부(120)의 배치 관계, 방사체(130)의 사이즈 및 방사체(130)의 형상을 결정할 수 있다. 이 때 방사체(130)들은 제 1 방사체(140)들과 제 2 방사체(150)들을 포함한다.
제 1 방사체(140)들은 급전 선로(123)들에 연결된다. 이를 통해, 급전부(120)로부터 제 1 방사체(140)들로, 직접적으로 신호가 공급된다. 그리고 각각의 제 1 방사체(140)는 연결부(141)와 제 1 방사부(143)를 포함한다. 이 때 각각의 제 1 방사체(140)를 위한 변수는 제 1 방사부(143)의 길이(l1) 및 제 1 방사부(143)의 폭(w1)을 포함한다.
연결부(141)는 급전 선로(123)들 중 어느 하나에 연결된다. 여기서, 연결부(141)는 일 단부를 통해 급전 선로(123)에 연결된다. 그리고 연결부(141)는 급전 선로(123)로부터 연장된다. 여기서, 연결부(141)는 급전 선로(123)의 연장 방향과 상이한 방향으로, 연장된다. 또한 급전 선로(123)로부터 연결부(141)로, 신호가 전달된다.
제 1 방사부(143)는 연결부(141)에 연결된다. 이 때 제 1 방사부(143)는 연결부(141)의 타 단부에 연결된다. 여기서, 제 1 방사부(143)는 일 단부를 통해 연결부(141)에 연결된다. 그리고 제 1 방사부(143)는 연결부(141)로부터 연장된다. 이 때 제 1 방사부(143)는 연결부(141)의 연장 방향을 따라, 연장된다. 여기서, 제 1 방사부(143)는 타 단부를 통해 연장된다. 또한 제 1 방사부(143)의 타 단부가 개방(open)된다. 이를 통해, 연결부(141)로부터 제 1 방사부(143)로, 신호가 전달된다. 이 때 제 1 방사부(143)의 길이(l1) 및 제 1 방사부(143)의 폭(w1)이 정의된다. 제 1 방사부(143)의 길이(l1)는 제 1 방사부(143)의 연장 방향에 대응될 수 있다. 제 1 방사부(143)의 폭(w1)은 제 1 방사부(143)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응될 수 있다.
제 2 방사체(150)들은 급전 선로(123)들로부터 이격되어 배치된다. 그리고 제 2 방사체(150)들은 급전 선로(123)들에 커플링(coupling)된다. 바꿔 말하면, 제 2 방사체(150)들은 급전 선로(123)들에 전자기적으로 결합된다. 이를 통해, 제 2 방사체(150)들이 여기 상태(excited state)로 되며, 급전부(120)로부터 제 2 방사체(150)들로, 신호가 공급된다. 또한 각각의 제 2 방사체(150)는 커플링부(151)와 제 2 방사부(153)를 포함한다. 이 때 각각의 제 2 방사체(150)를 위한 변수는 커플링부(151)와 급전 선로(123)들 중 어느 하나 사이의 간격(d), 커플링부(151)의 길이(l2), 커플링부(151)의 폭(w2), 제 2 방사부(153)의 길이(l3) 및 제 2 방사부(153)의 폭(w3)을 포함한다.
커플링부(151)는 급전 선로(123)들 중 어느 하나에 인접하여 배치된다. 여기서, 커플링부(151)의 일 단부가 개방(open)된다. 그리고 커플링부(151)의 적어도 일부가 급전 선로(123)의 연장 방향을 따라 연장된다. 즉 커플링부(151)의 적어도 일부가 급전 선로(123)에 나란하게 연장된다. 또한 커플링부(151)가 실질적으로 급전 선로(123)에 커플링된다. 이 때 커플링부(151)와 급전 선로(123) 사이의 간격(d), 커플링부(151)의 길이(l2) 및 커플링부(151)의 폭(w2)이 정의된다. 커플링부(151)와 급전 선로(123) 사이의 간격(d)은 급전 선로(123)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응될 수 있다. 커플링부(151)의 길이(l2)는 커플링부(151)의 연장 방향에 대응된다. 커플링부(151)의 폭(w2)은 커플링부(151)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응될 수 있다.
제 2 방사부(153)는 커플링부(151)에 연결된다. 여기서, 제 2 방사부(153)는 커플링부(151)의 타 단부에 연결된다. 그리고 제 2 방사부(153)는 커플링부(151)의 연장 방향을 따라, 커플링부(151)로부터 연장된다. 이를 통해, 커플링부(151)로부터 제 2 방사부(153)로, 신호가 전달된다. 이 때 제 2 방사부(153)의 길이(l3) 및 제 2 방사부(153)의 폭(w3)이 정의된다. 제 2 방사부(153)의 길이(l3)는 제 2 방사부(153)의 연장 방향에 대응될 수 있다. 제 2 방사부(153)의 폭(w3)은 제 2 방사부(153)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치를 도시하는 평면도이다. 그리고 도 6은 도 5에서 C-C'을 따라 절단된 단면을 확대하여 도시하는 단면도이다. 또한 도 7은 도 5에서 D 영역을 확대하여 도시하는 확대도이며, 도 8은 도 5에서 D' 영역을 확대하여 도시하는 확대도이다. 이 때 도 7 및 도 8에서, (a)는 평면도이며, (b)는 배면도이다. 아울러, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치에서 공진기들의 변형 예를 도시하는 평면도이다.
도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에서 레이더 시스템의 안테나 장치(200)는 기판(210), 급전부(220), 다수개의 방사체(230)들 및 다수개의 공진기(260)들을 포함한다. 급전부(220)에서, 급전점(221)이 정의된다. 그리고 급전부(220)는 다수개의 급전 선로(223)들과 분배부(225)를 포함한다. 방사체(230)들은 제 1 방사체(240)들과 제 2 방사체(250)들을 포함한다. 여기서, 각각의 제 1 방사체(240)는 연결부(241)와 제 1 방사부(243)를 포함한다. 또한 각각의 제 2 방사체(250)는 커플링부(251)와 제 2 방사부(253)를 포함한다. 이 때 본 실시예의 기판(210), 급전부(220) 및 방사체(230)들은, 전술된 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시예에서, 공진기(260)들이 방사체(230)들의 동작을 지원한다. 즉 공진기(260)들이 안테나 장치(200)의 방사 패턴을 조절한다. 이 때 공진기(260)들은 고차 공진 모드를 이용하여, 안테나 장치(200)의 방사 패턴을 조절한다. 그리고 공진기(260)들은 기판(210)의 하부면에 배치된다. 이 때 공진기(260)들은 방사체(230)들의 하부에 배치된다. 여기서, 공진기(260)들과 방사체(230)들이 일대일로 대응하여, 상호 대향한다. 이를 통해, 방사체(230)들로부터 공진기(260)들로, 신호가 전달된다. 또한 공진기(260)들은 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 공진기(260)들은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고 공진기(260)들은 링(ring) 형태를 갖는다. 이 때 각각의 공진기(260)는 제 1 방사부(243) 또는 제 2 방사부(253)를 둘러싼다. 바꿔 말하면, 각각의 공진기(260)에서 내측에, 제 1 방사부(243) 또는 제 2 방사부(253)가 배치된다. 여기서, 각각의 공진기(260)에서 적어도 일 부분이 연결부(241) 또는 커플링부(251)에 상하부로 중첩될 수 있다.
또한 각각의 공진기(260)에, 두 개의 슬릿(slit; 261)들이 형성되어 있다. 즉 각각의 공진기(260)가 슬릿(261)들에 의해 개방된다. 여기서, 각각의 공진기(260)에서, 슬릿(261)들은 상호 대향하여 배치된다. 즉 슬릿(261)들은 각각의 공진기(260)에서 중심을 통과하는 일 직선 상에 배치된다. 이 때 각각의 공진기(260)는 슬릿(261)들에 의해 두 개의 공진부들로 구분된다. 여기서, 각각의 공진부의 양 단부와 중앙부에서, 전기장의 세기가 최고일 수 있다.
이 때 공진기(260)들의 두께는 안테나 장치(200)의 임피던스 매칭을 위한 값으로 결정된다. 즉 공진기(260)들은, 예컨대 50 Ω 매칭을 위한 값으로 결정될 수 있다. 그리고 공진기(260)들의 둘레 길이는 안테나 장치(200)의 공진 주파수 대역에 대응하는 파장(λ)에 따라, 결정된다. 즉 공진기(260)들의 둘레 길이는, 하기 [수학식 1]과 같이 결정될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2015000675-appb-M000001
여기서, r은 공진기(260)들의 반지름을 나타내고, ε은 기판(210)의 유전율을 나타낸다.
게다가, 본 실시예에서, 방사체(230)들과 공진기(260)들에, 개별적으로 가중치가 미리 설정되어 있다. 즉 각각의 방사체(230)와 그에 대향하는 공진기(260) 별로, 고유의 가중치가 설정되어 있다. 여기서, 가중치는 안테나 장치(200)의 공진 주파수, 방사 계수, 빔 폭 및 탐지 거리를 획득하고, 임피던스 매칭을 위한 값으로 설정된다. 이러한 가중치는 테일러 함수 또는 체비셰프 함수에 따라 산출될 수 있다.
즉 가중치는 방사체(230)들과 공진기(260)들의 위치에 따라 상이하게 설정된다. 이 때 급전부(220)의 중심에서 교차하는 두 개의 축들이 정의된다. 일 축은 급전부(220)의 중심으로부터 연장되며 급전 선로(223)들에 나란하고, 타 축은 급전부(220)의 중심으로부터 연장되며 일 축에 수직하다. 이를 통해, 가중치는 방사체(230)들과 공진기(260)들에 대하여, 일 축 및 타 축을 기준으로 대칭되도록 설정된다.
그리고 각각의 방사체(230)와 그에 대향하는 공진기(260)는 각각의 가중치에 따라 결정되는 변수로 형성된다. 이 때 방사체(230)와 그에 대향하는 공진기(260)를 위한 변수가 방사체(230)와 급전부(220)의 배치 관계, 방사체(230)의 사이즈, 방사체(230)의 형상 및 공진기(260)에서 슬릿(261)들의 위치를 결정할 수 있다.
이 때 제 1 방사체(240)와 그에 대향하는 공진기(260)를 위한 변수는 제 1 방사부(243)의 길이(l1), 제 1 방사부(243)의 폭(w1) 및 공진기(260)에서 슬릿(261)들의 위치를 포함한다. 제 1 방사부(243)의 길이(l1)는 제 1 방사부(243)의 연장 방향에 대응된다. 제 1 방사부(243)의 폭(w1)은 제 1 방사부(243)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응된다. 슬릿(261)들의 위치는 공진기(260)의 중심을 통과하고 급전 선로(223)들에 나란한 수직 축과 공진기(260)의 중심을 통과하고 수직축에 수직한 수평 축에 의해 형성되는 평면 상에서 좌표로 표현될 수 있다.
또한 제 2 방사체(250)와 그에 대향하는 공진기(260)를 위한 변수는 커플링부(251)와 급전 선로(223)들 중 어느 하나 사이의 간격(d), 커플링부(251)의 길이(l2), 커플링부(251)의 폭(w2), 제 2 방사부(253)의 길이(l3), 제 2 방사부(253)의 폭(w3) 및 공진기(260)에서 슬릿(261)들의 위치를 포함한다. 커플링부(251)의 길이(l2)는 커플링부(251)의 연장 방향에 대응된다. 커플링부(251)의 폭(w2)은 커플링부(251)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응될 수 있다. 제 2 방사부(253)의 길이(l3)는 제 2 방사부(253)의 연장 방향에 대응될 수 있다. 제 2 방사부(253)의 폭(w3)은 제 2 방사부(253)의 연장 방향에 수직한 방향으로 대응될 수 있다. 슬릿(261)들의 위치는 공진기(260)의 중심을 통과하고 급전 선로(223)들에 나란한 수직 축과 공진기(260)의 중심을 통과하고 수직축에 수직한 수평 축에 의해 형성되는 평면 상에서 좌표로 표현될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 각각의 공진기(260)에, 두 개의 슬릿(261)들이 형성된 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 각각의 공진기(260)에, 두 개의 슬릿(261)들이 형성되지 않더라도, 본 발명이 구현될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 공진기(260)에 하나의 슬릿(261)이 형성될 수 있다. 이 때 공진기(260)의 양 단부와 중앙부에서, 전기장의 세기가 최고일 수 있다. 다만, 각각의 공진기(260)에 하나의 슬릿(261)이 형성되는 경우, 공진기(260)의 둘레 길이는, 하기 [수학식 2]와 같이 결정될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2015000675-appb-M000002
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 이 때 도 10의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 방사 패턴을 나타내고, 도 10의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 방사 패턴을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 방사 패턴과 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치(200)의 방사 패턴은, 각각의 주엽(main lobe)과 부엽(side lobe)으로 나타난다. 여기서, 주엽은, 신호가 집중하여 방사되는 영역을 의미한다. 그리고 부엽은 주엽 이외의 영역으로, 신호가 미세하게 방사되는 영역을 의미한다. 또한 부엽은 간섭 영역으로 간주된다.
이 때 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 주엽 폭과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치(200)의 주엽 폭이 더 넓다. 이는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치(200)에서 보다 넓은 영역으로 신호가 집중됨을 의미한다. 한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 부엽 폭과 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치(200)의 부엽 폭이 더 좁다. 이는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치(200)에서 간섭이 보다 억제됨을 의미한다. 다시 말해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치(200)가 공진부(260)들을 포함함에 따라, 보다 향상된 성능을 갖는다.
한편, 전술된 실시예들에서, 방사체(130, 230)들이 제 1 방사체(140, 240)들과 제 2 방사체(150, 250)들을 포함하는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 방사체(130, 230)들이 제 1 방사체(140, 240)들과 제 2 방사체(150, 250)들을 포함하지 않더라도, 본 발명의 구현이 가능하다. 구체적으로, 방사체(130, 230)들은 제 1 방사체(140, 240)들로 이루어질 수 있다. 이 때 방사체(130, 230)들이 모두 급전 선로(123, 223)들에 연결될 수 있다. 또는 방사체(13, 230)들은 제 2 방사체(150, 250)들로 이루어질 수 있다. 이 때 방사체(130, 230)들은 모두 급전 선로(123, 223)들로부터 이격되어 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치의 감지 각도 별 이득을 설명하기 위한 그래프이다. 여기서, 이득은 안테나 장치에서 원하는 방향에 대응하여, 신호를 집중하여 방사한 정도를 나타낸다. 그리고 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치의 빔 폭을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 11을 참조하면, 일반적인 안테나 장치(도시되지 않음)의 주엽 폭과 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)의 주엽 폭이 더 넓다. 이는, 본 발명의 일반적인 안테나 장치와 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)에서 보다 넓은 영역으로 신호가 집중됨을 의미한다. 한편, 일반적인 안테나 장치의 부엽 폭과 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)의 부엽 폭이 더 좁다. 즉 일반적인 안테나 장치에 대응하여, -20 degree 내지 20 degree 사이에, 널(null) 구간이 형성된다. 이에 반해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100, 200)는, -60 degree 내지 60 degree 사이에서, 널 구간이 필링(filling)되어, 부엽이 억제된다. 이는, 일반적인 안테나 장치와 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)에서 간섭이 보다 억제됨을 의미한다.
즉 일반적인 안테나 장치와 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)가 보다 넓은 탐지 범위 및 탐지 거리를 갖는다. 바꿔 말하면, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)는 보다 확대된 빔 폭을 갖는다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100, 200)는 다양한 탐지 거리들을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 시스템은. 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이 하나의 안테나 장치(100, 200)를 구비하여, 원하는 탐지 범위 및 탐지 거리를 확보할 수 있다. 반면에, 일반적인 레이더 시스템은, 원하는 탐지 범위 및 탐지 거리를 확보하기 위하여, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 다수개의 안테나 장치들을 구비해야 한다.
본 발명에 따르면, 방사체(130, 230)들이 각각의 가중치에 따라 형성됨에 따라, 방사체(130, 230)들의 균일하게 성능이 확보될 수 있다. 이를 통해, 방사체(130, 230) 별로 원하는 공진 주파수 및 방사 계수가 확보되고, 별도의 구성 없이 방사체(130, 230)에서 임피던스가 매칭될 수 있다. 그리고 안테나 장치(100, 200)의 빔 폭이 보다 확대될 수 있다. 뿐만 아니라, 하나의 안테나 장치(100, 200)에서, 다양한 탐지 거리들이 구현될 수 있다. 이를 통해, 레이더 시스템이 하나의 안테나 장치(100, 200)를 구비하여, 원하는 탐지 범위를 확보할 수 있다. 바꿔 말하면, 레이더 시스템을 대형화하지 않고도, 레이더 시스템의 탐지 범위가 확장될 수 있다. 이에 따라, 레이더 시스템의 성능이 향상될 수 있다. 나아가, 레이더 시스템의 제조 비용이 절감될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (15)

  1. 레이더 시스템의 안테나 장치에 있어서,
    기판과,
    상기 기판의 상부면에 배열되는 다수개의 방사체들과,
    상기 기판의 하부면에 배열되고, 상기 방사체들의 하부에 배치되며, 적어도 하나의 슬릿이 형성된 링 형태를 갖는 다수개의 공진기들을 포함하는 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사체들은,
    상기 방사체 별로 미리 설정되는 가중치에 따라 형성되는 안테나 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공진기들은,
    상기 방사체들에 대응하여 상기 가중치에 따라 결정되는 위치에, 상기 슬릿이 형성된 안테나 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 공진기들은,
    상호 대향하는 두 개의 슬릿들이 형성된 안테나 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 가중치는,
    상기 방사체들의 위치에 따라 상이하게 설정되는 안테나 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가중치는,
    상기 방사체들의 공진 주파수, 방사 계수, 빔 폭 및 탐지 거리를 확보하고, 임피던스 매칭을 위한 값으로 설정되는 안테나 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판의 상부면에서 상기 방사체들의 일 측에 배치되는 급전부를 더 포함하는 안테나 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가중치는,
    상기 급전부의 중심에서 상호 직교하는 두 개의 축을 기준으로, 대칭되도록 설정되는 안테나 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 방사체들은,
    상기 가중치에 따라 결정되는 변수로 형성되는 안테나 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 방사체들은,
    상기 급전부로부터 이격되어 배치되는 커플링부와,
    상기 커플링부에 연결되는 방사부를 포함하는 안테나 장치.
  11. . 제 9 항에 있어서, 상기 방사체들은,
    상기 급전부에 연결되는 연결부와,
    상기 연결부에 연결되는 방사부를 포함하는 안테나 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 공진기들은,
    상기 방사부를 둘러싸는 안테나 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 변수는,
    상기 급전부와 커플링부의 간격, 상기 커플링부의 길이와 폭 및 상기 방사부의 길이와 폭을 포함하는 안테나 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 커플링부는,
    상기 급전부에 나란하게 연장되는 안테나 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 변수는,
    상기 방사부의 길이 및 폭을 포함하는 안테나 장치.
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