KR102431263B1 - 레이더 장치 - Google Patents

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KR102431263B1
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Abstract

본 발명은 레이더 및 안테나 기술에 관한 것으로, 특히 소정의 방향에 대한 얼라이먼트 성능을 향상시키기 위한 레이더 장치 및 안테나 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나부와 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부와 복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부와 하나 이상의 얼라이먼트(Alignment) 송신 어레이 안테나를 포함하는 얼라이먼트 송신 안테나부와 장거리 송신 어레이 안테나, 근거리 송신 어레이 안테나 및 얼라이먼트 송신 어레이 안테나 중 적어도 하나를 통해서 송신되는 송신신호를 제어하는 송신 제어부 및 수신 어레이 안테나를 통해서 수신되는 수신신호를 처리하는 수신 제어부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다.

Description

레이더 장치{RADAR APPARATUS}
본 발명은 레이더 및 안테나 기술에 관한 것으로, 특히 소정의 방향에 대한 얼라이먼트 성능을 향상시키기 위한 레이더 장치에 관한 것이다.
스티어링, 속도, 제동, 또는 주차 등에 관련된 차량 제어를 수행하기 위한 여러 가지의 제어 시스템이 차량에 적용되고 있으며, 이러한 제어 시스템은 주변 차량 등의 물체를 인식할 수 있는 레이더 장치와 같은 센서를 필요로 한다.
따라서, 이러한 제어 시스템이 차량 제어를 정확하게 수행하기 위해서는, 레이더 장치를 통한 물체 인식 결과의 정확성이 반드시 선결되어야 하는데, 이때 물체 인식 결과의 정확성은 레이더 장치의 얼라이먼트(Alignment)가 어떻게 되어 있느냐에 따라 크게 영향을 받을 수 있다.
즉, 레이더 장치의 성능을 향상시키기 위해서는 레이더 장치를 차량에 조립시키는 단계에서 빠르고 정교한 보정을 수행할 필요가 있다.
이러한 배경에서 본 발명은 레이더 장치의 수평 및 수직 방향 얼라이먼트 정확도를 향상시키고, 빠른 보정을 수행할 수 있는 레이더 장치를 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해서 안출된 본 발명은 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나부와 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부와 복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부와 하나 이상의 얼라이먼트(Alignment) 송신 어레이 안테나를 포함하는 얼라이먼트 송신 안테나부와 장거리 송신 어레이 안테나, 근거리 송신 어레이 안테나 및 얼라이먼트 송신 어레이 안테나 중 적어도 하나를 통해서 송신되는 송신신호를 제어하는 송신 제어부 및 수신 어레이 안테나를 통해서 수신되는 수신신호를 처리하는 수신 제어부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다.
전술한 본 발명은 레이더 장치의 수평 및 수직 방향 얼라이먼트 정확도를 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 빠른 시간내에 얼라이먼트를 정확하게 수행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 장거리 송신 어레이 안테나 및 근거리 송신 어레이 안테나를 가지는 레이더 장치의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 장거리 및 근거리 물체 감지를 위한 레이더 장치의 감지 영역을 이용한 레이더 얼라이먼트 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 얼라이먼트 송신 안테나부를 포함하는 레이더 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 레이더 장치가 인쇄회로기판에 실장되는 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부가 동일한 편파 특성을 가지는 송신 신호를 전송하는 레이더 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장거리 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부가 서로 다른 편파 특성을 가지는 송신 신호를 전송하는 레이더 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장거리 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부가 서로 다른 편파 특성을 가지는 송신 신호를 전송하는 레이더 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 레이더 장치가 둘 이상의 송신 제어부를 포함하는 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 빠르고 정확하게 레이더 장치의 얼라이먼트를 맞출 수 있는 레이더 장치를 개시한다. 본 명세서에서의 레이더 장치는 설명의 편의를 위하여 차량에 장착되는 경우를 예를 들어 설명하나, 항공기, 선박, 기차 등에 장착되어 사용될 수도 있다. 즉, 본 발명의 레이더 장치는 다양한 장치에 구성되어 사용될 수 있으며, 임의의 장치에 레이더 장치가 구성되는 경우 레이더 장치의 성능 향상을 위해서 얼라이먼트를 수행할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 레이더 장치는 얼라이먼트를 수행하는 경우에 모두 적용될 수 있으며 그 사용 환경에 한정은 없다.
도 1은 장거리 송신 어레이 안테나 및 근거리 송신 어레이 안테나를 가지는 레이더 장치의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량용 레이더의 경우에 장거리와 단거리의 물체를 탐지할 필요가 있다. 예를 들어, 차량용 레이더의 경우에 샤프한 빔 패턴을 제공하는 장거리 송신 안테나를 이용하여 전방 차량을 감지하고, 보다 넓은 시야각(Field of View, FOV)을 가지는 근거리 송신 안테나를 이용하여 차량 근방의 물체, 사람 또는 차량을 감지할 수 있다. 즉, 전방 차량 추종 기능과 같이 먼거리의 특정 타켓 물체를 감지하기 위해서는 장거리 송신 안테나가 필요하고, 차량 주변의 물체를 탐지하기 위해서는 근거리 송신 안테나가 필요하다.
이를 위해서, 본 발명의 레이더 장치는 장거리 송신 안테나(Long Range Radar Tx, LRR Tx)와 근거리 송신 안테나(Short Range Radar Tx, SRR Tx)를 포함할 수 있다. 또한, 레이더 장치는 장거리 송신 안테나 및 근거리 송신 안테나를 통해서 송신한 송신신호들을 수신하기 위해서 장거리 수신 안테나(Long Range Radar Rx, LRR Rx)와 근거리 수신 안테나(Short Range Radar Rx, SRR Rx)를 포함할 수 있다. 한편, 장거리 송신 안테나 및 근거리 송신 안테나의 송신 신호를 제어하기 위한 송신 제어부가 필요하며, 장거리 수신 안테나 및 근거리 수신 안테나의 수신 신호를 제어하기 위한 수신 제어부가 필요하다. 타켓 신호의 검출을 위해서 송신 제어부와 수신 제어부는 Local line으로 연결되어 있다. 송신 제어부는 Local line을 통해서 송신 신호와 관련된 정보를 수신 제어부로 전달하고, 수신 제어부는 송신 신호 관련 정보를 이용하여 타켓 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 수신 제어부는 수신 신호와 송신 신호를 코릴레이션하여 타켓 신호를 검출할 수 있다.
한편, 레이더 장치는 특정 물체 또는 장치에 구성되어 사용될 수 있다. 이 경우, 특정 물체 또는 장치에 레이더 장치가 정확하게 장착되었는지를 확인하고, 레이더 장치의 장착 각도 등을 보정하기 위한 얼라이먼트 절차가 필요하다. 예를 들어, 레이더 장치가 차량에 장착되는 경우 도로 상의 물체를 정확히 감지하기 위해서는 레이더 장치가 차량과 수평하게 장착될 필요가 있다. 이를 위해서, 레이더 장치의 장착 각도를 조절하기 위한 얼라이먼트 절차가 필요하다.
도 2는 장거리 및 근거리 물체 감지를 위한 레이더 장치의 감지 영역을 이용한 레이더 얼라이먼트 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여 본 발명의 레이더 장치가 차량(200)에 장착되는 경우를 예를 들어 설명한다. 레이더 장치는 차량(200)의 전면부, 후면부 또는 측면부 등 다양한 위치에 장착될 수 있으며, 도 2에서는 전면부에 장착되는 경우를 예시적으로 설명한다. 도 2의 201은 차량(200)을 위에서 바라본 관점에서 레이더 장치에 의한 감지 영역을 보여준다. 레이더 장치의 장거리 송신 안테나는 좁은 시야각으로 장거리의 물체를 감지할 수 있도록 감지범위(230)가 구성될 수 있다. 이 경우, 수평 방향의 감지범위(230)는 좁게 나타난다. 반대로, 근거리 송신 안테나는 넓은 시야각으로 근거리의 물체를 감지할 수 있도록 감지범위(220)가 구성될 수 있다. 이 경우, 수평 방향의 감지범위(220)는 넓게 나타난다. 이를 통해서, 차량(200)은 먼거리의 타켓 물체를 장거리 송신 안테나의 감지범위(230)를 이용하여 감지하고, 근거리의 타켓 물체를 근거리 송신 안테나의 감지범위(220)를 이용하여 감지할 수 있다. 이러한 두 가지 감지범위는 차량(200)의 경우 먼거리와 근거리 감지가 모두 필요한 상황이 발생하기 때문에 필요하다. 예를 들어, 전방 차량 추종을 위해서는 좁은 감지범위를 가지는 장거리 안테나가 필요하고, 보행자 또는 타 차량과의 충돌을 방지하기 위해서는 근거리에서 넓은 범위를 감지할 필요가 있기 때문이다.
한편, 수평 방향의 감지범위는 어레이 안테나를 구성하는 각 패치 안테나의 수평 배열에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 수평 방향으로 배열된 패치 안테나의 수가 증가할수록 수평 방향의 감지범위는 좁아지게 된다. 다만, 이 경우 감지거리가 길어진다. 이는 각 패치 안테나의 방사 패턴이 상호 결합하여 좁은 빔 패턴을 형성하기 때문이다. 따라서, 장거리 송신 안테나의 경우, 수직 방향으로 다수의 패치 안테나를 배열하여 장거리의 물체를 보다 용이하게 감지할 수 있다. 또한, 근거리 송신 안테나의 경우, 수평 방향으로의 어레이 안테나 배열의 개수를 줄여서 수평 방향의 감지범위를 넓힐 수 있다.
또한, 도 2의 202는 차량(200)의 옆면을 중심으로 감지범위를 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 수직 방향의 감지범위는 어레이 안테나를 구성하는 각 패치 안테나의 수직 배열에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 수직 방향으로 배열된 패치 안테나의 수가 증가할수록 수직 방향의 감지범위는 좁아지게 된다. 다만, 이 경우 감지길이가 길어진다. 일반적으로 차량에 장착되는 레이더 장치의 경우에 전방 차량을 감지할 필요가 있고, 차량의 경우 높이가 높지 않은 특성이 있다. 또한, 감지 대상이 되는 차량은 도로 면에 밀착하여 주행하고, 도로 위에 표지판과 같은 다양한 구조물이 존재한다. 따라서, 도로 면에 밀착하여 주행하는 차량에 대한 감지 성능을 높이기 위해서, 차량용 레이더는 수직 방향으로 감지 범위를 좁게 구성할 필요가 있다. 즉, 도로 면에 반사되거나, 도로 상의 구조물에 의해서 반사되는 노이즈 신호의 수신을 줄이기 위해서 수직 방향의 감지 범위를 좁게 구성하여 빔 형태의 안테나 방사 패턴을 구성할 필요가 있다. 이를 위해서, 수직 방향으로 배열되는 패치 안테나의 수를 증가시킬 필요가 있다.
도 2를 참조하여 설명한 감지범위를 구성하기 위해서 차량용 레이더 장치는 도 1과 같은 구조로 구성될 수 있다. 다만, 레이더 장치를 차량에 장착하는 경우 공정상의 오차 등에 따라 레이더 장치의 얼라이먼트를 조절할 필요가 있다. 즉, 레이더 장치가 일정 각도 이상 아래쪽으로 틀어져 차량에 장착되는 경우, 감지범위를 형성하는 레이더 빔 패턴이 도로 면을 향하게 되어 전방 물체 감지 성능이 약화될 수 있다. 마찬가지로, 레이더 장치가 일정 각도 이상 좌우로 틀어져 차량에 장착되는 경우에 감지범위가 좌우로 틀어져서 형성된다.
따라서, 레이더 장치를 차량에 장착한 후 얼라이먼트 조절을 위해 송신신호를 기준지점으로 송신하고 반사 신호를 수신할 수 있다. 다만, 얼라이먼트를 정확하게 조절하기 위해서 기준지점은 작은 면적으로 구성될 수 있다. 따라서, 전술한 도 2의 감지범위를 형성하는 빔 패턴을 이용하는 경우 얼라이먼트 조절에 많은 시간이 소요되고, 수평 방향 얼라이먼트를 선행하여 수행하고 수직 방향 얼라이먼트를 수행하는 경우 수직 방향 얼라이먼트를 위한 수신신호의 게인이 감소되는 문제점이 있다.
구체적으로 설명하면, 도 2의 경우 수직 방향의 빔 패턴은 좁은 범위를 형성함에 반해서, 수평 방향의 빔 패턴은 상대적으로 넓은 범위를 형성한다. 따라서, 수평 방향의 경우 일부 장착 오차가 있더라도 기준지점을 감지할 수 있다. 다만, 수평 방향을 기준으로 수직 방향의 얼라이먼트를 조절하는 경우 수평 방향의 넓은 검지범위로 인해서 수평 방향으로는 기준지점이 검출되는 경우에도 수직 방향으로 기준지점을 감지하지 못할 수 있다. 또는 수평 방향의 경우 상대적으로 큰 오차 범위 내에서 얼라이먼트가 조절될 수도 있다.
따라서, 수평 방향 감지범위를 좁게 형성하여 수평 방향 및 수직 방향의 얼라이먼트를 미세하게 조절할 필요가 있다. 즉, 수평 방향 감지범위가 좁은 빔 패턴을 이용하는 경우, 수직 방향과 수평 방향 모두 샤프한 빔 패턴을 이용함으로써, 보다 정확한 얼라이먼트 조절이 가능하다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 본 발명은 레이더 장치의 얼라이먼트 조절을 위해서 수평 방향으로 좁은 시야각을 가지는 송신 안테나를 구성하도록 한다. 다만, 얼라이먼트는 제조 공정에서 수행되는 것으로 실제 사용 시에는 전술한 장거리 또는 근거리 송신 안테나와 간섭을 일으키지 않아야 할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 얼라이먼트 공정에서만 사용되면서도 실제 사용시에는 간섭을 일으키지 않도록 하는 레이더 장치를 제공하고자 한다.
도 3은 본 발명의 얼라이먼트 송신 안테나부를 포함하는 레이더 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 레이더 장치(300)는 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나부(311)와 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부(312)와 복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부(313)와 하나 이상의 얼라이먼트(Alignment) 송신 어레이 안테나를 포함하는 얼라이먼트 송신 안테나부(330)와 장거리 송신 어레이 안테나, 근거리 송신 어레이 안테나 및 얼라이먼트 송신 어레이 안테나 중 적어도 하나를 통해서 송신되는 송신신호를 제어하는 송신 제어부(320) 및 수신 어레이 안테나를 통해서 수신되는 수신신호를 처리하는 수신 제어부(321)를 포함할 수 있다.
장거리 송신 안테나부(311)는 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하며, 장거리 물체를 감지하기 위해 수평 방향 및 수직 방향으로 좁은 빔 패턴을 구성할 수 있다. 이를 위해서, 각 장거리 송신 어레이 안테나는 수직 방향으로 배열된 다수의 패치 안테나를 포함할 수 있고, 각 장거리 송신 어레이 안테나가 복수개로 구성되어 수평 방향으로 배열될 수 있다.
근거리 송신 안테나부(312)는 하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하며, 근거리 물체를 감지하기 위해서 수평 방향으로 넓은 빔 패턴을 구성할 수 있다. 이를 위해서, 각 근거리 송신 어레이 안테나는 수직 방향 배열된 다수의 패치 안테나를 포함할 수 있으나, 수평 방향으로 구성되는 근거리 송신 어레이 안테나의 개수는 하나 또는 두개로 구성되어 수평 방향의 감지 범위를 넓힐 수 있다.
수신 안테나부(313)는 장거리 송신 안테나부(311) 및 근거리 송신 안테나부(312)로부터 송신된 신호를 수신하기 위한 복수의 수신 어레이 안테나를 포함할 수 있으며, 채널의 설정에 따라 포함되는 수신 어레이 안테나는 다양하게 구성될 수 있다.
얼라이먼트 송신 안테나부(330)는 하나 이상의 얼라이먼트 송신 어레이 안테나를 포함하며, 얼라이먼트의 속도 및 정확성을 높이기 위해서 수평 방향의 감지범위가 좁게 형성되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 수직 방향 시야각(Field of View)이 수평 방향 시야각 이상이 되도록 배열된 하나 이상의 패치 안테나를 포함할 수 있다. 즉, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나 각각은 수평 방향으로 배열된 패치 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 각 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 송신 제어부(320) 및 수신 제어부(321)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 일단은 송신 제어부(320)와 연결되고, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 타단은 수신 제어부(321)와 연결될 수 있다. 즉, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 전술한 Local line에 형성될 수 있다. 이를 통해서, 송신 제어부(320)가 수신 제어부(321)로 전송하는 송신 신호와 동일한 신호가 얼라이먼트 송신 안테나부(330)를 통해서 방사될 수 있다.
한편, 송신 제어부(320)는 송신 안테나들(311, 312, 330)을 통해서 전송되는 신호를 생성 또는 제어하고, 수신 제어부(321)는 수신 안테나부(313)를 통해서 수신되는 신호를 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 처리할 수 있다.
본 발명의 레이더 장치(300)를 이용하는 경우, 얼라이먼트 송신 안테나부(330)를 이용하여 수평 방향으로 좁은 감지범위를 가지는 빔 패턴을 생성하여 얼라이먼트를 수행함으로써 보다 정확하고 빠른 얼라이먼트 동작을 수행할 수 있다. 또한, 얼라이먼트 송신 안테나부(330)를 Local line 상에 구성함으로써, 별도의 전송 선로를 추가할 필요가 없으며, 종래 차량용 레이더의 감지범위를 유지하면서 얼라이먼트를 위한 빔 패턴을 추가할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 전술한 본 발명의 레이더 장치가 인쇄회로기판 상에 실장되는 실시예와 편파 특성에 따른 레이더 장치의 안테나 배열의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 레이더 장치가 인쇄회로기판에 실장되는 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(300)를 구현함에 있어서, 장거리 송신 안테나부(311), 근거리 송신 안테나부(312), 수신 안테나부(313) 및 얼라이먼트 송신 안테나부(330) 등을 포함하는 안테나 장치와, 송신 제어부(320) 및 수신 제어부(321)의 신호 처리부는 하나의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, 400)의 일 측면에 함께 실장될 수 있다.
이를 위해, 인쇄회로기판(400)의 일 측면은, 장거리 송신 안테나부(311)가 실장되는 제1영역, 근거리 송신 안테나부(312)가 실장되는 제2영역, 수신 안테나부(313)가 실장되는 제3영역, 송신 제어부(320)가 실정되는 제4영역, 수신 제어부(321)가 실정되는 제5영역 및 얼라이먼트 송신 안테나부(330)가 실장되는 제6영역으로 이루어질 수 있고, 해당 영역에 해당 구성이 실장된다. 이와 같이, 종래 Local line이 실장되는 구역에 얼라이먼트 송신 안테나부(330)가 추가적으로 실장됨으로써 인쇄회로기판의 크기가 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 인쇄회로기판(400) 상에 실장되는 송신 제어부(320)의 제4영역과 수신 제어부(340)의 제5영역 및 얼라이먼트 송신 안테나부(330)의 제6영역을 커버하는 캐비티(410)가 인쇄회로기판(400)의 상측면과 결합할 수 있다. 캐비티(410)는 인쇄회로기판(400)의 상측면과 결합하되, 장거리 송신 안테나부(311) 또는 근거리 송신 안테나부(312)를 통한 신호 송신, 수신 안테나부(313)를 통한 신호 수신에 방해가 되지 않도록, 인쇄회로기판(400)의 제4영역, 제5영역 및 제6영역만을 커버하도록 하는 형성될 수 있다.
이를 통해서, 얼라이먼트를 조절하는 공정에서는 캐비티(410)가 결합되지 않은 상태에서 얼라이먼트 송신 안테나부(330)를 이용하여 얼라이먼트를 수행하고, 얼라이먼트가 종료되면 캐비티(400)를 결합하여 종래 장거리 및 근거리 송신 안테나부(311, 312)를 이용하여 타켓 물체를 감지하도록 할 수 있다. 이를 통해서, 레이더 장치가 동작함에 있어서, 얼라이먼트 송신 안테나부(330)에서 방사되는 신호로 인한 간섭 문제를 예방할 수 있다.
또는, 캐비티는 제4영역 및 제5영역만을 커버하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 얼라이먼트 공정에서 캐비티가 구성될 수 있으며, 얼라이먼트 송신 안테나부(330)는 차량에 장착되는 레이더 장치의 위치에 따라 신호의 방사가 차단되도록 차량의 레이더 장치 브라켓을 구성할 수도 있다.
이 외에도 전술한 캐비티는 각각의 영역을 커버하도록 다수개 형성될 수도 있으며, 이 경우, 제6영역의 캐비티는 얼라이먼트 공정이 완료된 후에 결합될 수도 있다.
한편, 레이더에서는 전파를 방사하는 안테나를 설계하는 형태에 따라서 다양한 편파(polarization) 특성이 발생될 수 있다. 편파(polarization)란, 전자기파의 진행방향에 대한 E field의 극성 방향을 의미한다. 예를 들어, 레이더를 구성하는 안테나의 설계에 따라 선형 편파, 원형 편파, 타원형 편파 등이 존재할 수 있다. 또한, 선형 편파의 경우에 지면과 선형 편파의 배치에 따라서 수직 편파, 수평 편파 또는 사선 편파가 발생될 수 있다.
본 명세서에서는 송신 안테나를 통해서 송신되는 송신신호의 편파 특성을 해당 송신신호가 해당 편파 특성을 가진다고 표현하여 설명하며, 각 송신신호의 편파 특성은 송신 어레이 안테나를 구성하는 각 패치 안테나와 전송 선로의 결합 방향에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 편파 특성은 지면을 기준으로 지면과 수직한 경우 수직 편파로, 지면과 수평한 경우 수평 편파로 기재하며, 수직 편파 및 수평 편파와 45도 각도를 이루는 경우 사선 편파로 설명한다.
이하, 얼라이먼트 송신 안테나부의 편파 특성에 따른 레이더 장치의 안테나 배열을 각 실시예에 따라 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부가 동일한 편파 특성을 가지는 송신 신호를 전송하는 레이더 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 장거리 송신 어레이 안테나와 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 동일한 편파 특성을 가지는 신호를 송신할 수 있다.
도 5를 참조하면, 장거리 송신 안테나부(511) 및 근거리 송신 안테나부(512)의 각 송신 어레이 안테나는 수직 방향 편파 특성을 가진다. 또한, 근거리 수신 안테나부(513) 및 장거리 수신 안테나부(514)도 송신 안테나부와 동일하게 수직 방향으로 배열되어 수직 편파 신호를 수신할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 송신 제어부(320)와 수신 제어부(321)에 연결되는 얼라이먼트 송신 안테나부(500)의 얼라이먼트 송신 어레이 안테나도 지면과 수직되는 방향의 수직 편파 특성을 가지도록 배치될 수 있다.
한편, 장거리 송신 안테나부(511)를 구성하는 개별 장거리 송신 어레이 안테나는 수직 방향으로 6개의 패치 안테나가 배열되어 수직 방향 감지범위가 좁아지도록 형성되고, 4개의 장거리 송신 어레이 안테나가 구성되어 수평 방향의 감지범위도 어느 정도 좁아지도록 형성된다. 이에 반해서, 얼라이먼트 송신 안테나부(500)는 수직 방향으로 1개의 패치 안테나가 구성되고, 수평 방향으로 5개의 패치 안테나가 구성되어 수직 방향으로는 넓은 감지범위가 형성되고 수평 방향으로는 좁은 감지범위가 형성될 수 있다. 얼라이먼트 송신 안테나부(500)의 패치 안테나 개수를 5개로 예를 들어 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 Local line의 길이에 따라 패치 안테나의 개수는 증가될 수 있다.
도 5와 같은 배열을 통해서 수신 안테나부(513, 514)의 수신 어레이 안테나의 배열을 별도로 변경할 필요없이 얼라이먼트 송신 안테나부(500)에서 송신된 송신신호를 수신하여 얼라이먼트를 조절할 수 있다. 즉, 송신 안테나부(511, 512) 및 얼라이먼트 송신 안테나부(500)에서 전송되는 신호는 모두 수직 편파 특성을 가지고 있으므로, 수신 안테나부(513, 514)에서 수신할 수 있다.
장거리 송신 어레이 안테나와 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 서로 다른 편파 특성을 가지는 신호를 송신할 수도 있다. 일 예로, 장거리 송신 어레이 안테나의 편파 특성은 수직 편파를 가지고, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 편파 특성은 수평 편파를 가질 수도 있다. 다른 예로, 장거리 송신 어레이 안테나의 편파 특성은 수직 편파를 가지고, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 편파 특성은 사선 편파를 가질 수도 있다. 다만, 이 경우, 수신 안테나부는 장거리 송신 어레이 안테나 및 얼라이먼트 송신 어레이 안테나로부터 송신된 신호를 모두 수신하여야 하므로 서로 다른 편파 특성의 신호를 수신하도록 배열될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장거리 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부가 서로 다른 편파 특성을 가지는 송신 신호를 전송하는 레이더 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 복수의 수신 어레이 안테나 중 적어도 하나는 얼라이먼트 송신 어레이 안테나가 송신하는 신호와 동일한 편파 특성을 가지는 신호를 수신하도록 배치된 하나 이상의 패치 안테나를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 얼라이먼트 송신 안테나부(600)는 수평 편파 특성을 가지도록 배열될 수 있다. 이에 반해서, 장거리 및 근거리 송신 안테나부는 수직 편파 특성을 가지도록 배열될 수 있다. 따라서, 장거리 수신 안테나부 중 적어도 하나의 장거리 수신 어레이 안테나(610)는 수평 편파 특성의 신호를 수신하기 위하여 수평 방향으로 배열된 패치 안테나를 포함할 수 있다. 다만, 수직 편파 특성을 가지는 장거리 송신 어레이 안테나의 송신 신호도 수신해야할 필요가 있으므로, 장거리 수신 안테나부 중 적어도 하나의 장거리 수신 어레이 안테나(620)는 수직 편파 특성의 신호를 수신하기 위한 수직 방향으로 배열된 패치 안테나를 포함할 수 있다.
이와 같이, 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부(600)의 편파 특성이 상호 직교하는 경우, 수신 안테나부는 각각의 송신 신호를 모두 수신할 수 있는 수신 어레이 안테나(610, 620)를 포함할 수 있다.
송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부(600)의 송신 신호가 상호 직교하는 편파 특성을 가지는 경우, 얼라이먼트 송신 안테나부(600)와 송신 안테나부의 신호는 상호 간섭을 최소화할 수 있다는 점에서 장점이 있다. 다만, 610 안테나는 송신 안테나의 신호의 편파 특성과 직교하여 배열되는 바, 장거리 송신 어레이 안테나의 송신 신호를 수신할 수 없다. 따라서, 신호 수신율이 일부 감소할 수 있다. 이와 같은 현상을 최소화하기 위하여 수신 안테나부의 수신 어레이 안테나 배열을 사선 편파 특성을 가지도록 구성할 수도 있다. 이에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장거리 송신 안테나부와 얼라이먼트 송신 안테나부가 서로 다른 편파 특성을 가지는 송신 신호를 전송하는 레이더 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 장거리 송신 어레이 안테나와 얼라이먼트 송신 어레이 안테나가 송신하는 각 신호의 편파 특성이 직교하는 경우, 복수의 수신 어레이 안테나 중 적어도 하나는 45도 편파 특성을 가지는 신호를 수신하도록 배치된 하나 이상의 패치 안테나를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 얼라이먼트 송신 안테나부(700)는 수평 편파 특성을 가지도록 배열될 수 있다. 이 경우, 수신 안테나부의 적어도 하나의 수신 어레이 안테나(710)는 사선 편파 특성의 신호를 수신할 수 있도록 사선 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 다른 수신 어레이 안테나(720)는 장거리 송신 안테나부의 수직 편파 신호를 수신할 수 있도록 수직 방향으로 배열될 수 있다.
710 어레이 안테나의 경우, 사선 방향으로 배치됨으로써, 얼라이먼트 송신 안테나부(700)의 수평 편파 신호 뿐만아니라, 장거리 송신 안테나부의 수직 편파 신호도 수신할 수 있다. 이 경우 수신 어레이 안테나(710)가 송신 어레이 안테나 및 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 배열과 45도 틀어져있으므로, 3dB의 신호 크기 감소가 있을 수 있으나, 도 6과 달리 710 어레이 안테나도 송신 어레이 안테나의 수직 편파 신호를 수신할 수 있다는 점에서 장점이 있다.
한편, 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 사선 편파 특성을 가지도록 배열될 수도 있다. 이 경우에 수신 안테나부의 수순 어레이 안테나부는 모두 수직 편파 특성의 신호를 수신하도록 수직 방향으로 배열될 수 있다. 또는 수신 안테나부의 수신 어레이 안테나 중 적어도 하나는 사선 편파 신호를 수신할 수 있도록 사선 방향으로 배열 될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 얼라이먼트 송신 안테나는 다양한 편파 특성을 가지도록 각 패치 안테나가 배열될 수 있다.
도 8은 본 발명의 레이더 장치가 둘 이상의 송신 제어부를 포함하는 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 레이더 장치는 둘 이상의 수신 제어부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 송신 제어부와 하나의 장거리 송신 안테나부 및 근거리 송신 안테나부를 포함하고, 수신 제어부 1 및 수신 제어부 2를 포함할 수 있다. 이 경우, 송신 제어부와 수신 제어부 1 사이에 제1 얼라이먼트 송신 안테나부(800)를 포함하고, 송신 제어부와 수신 제어부 2 사이에 제2 얼라이먼트 송신 안테나부(810)를 포함할 수 있다.
제1 얼라이먼트 송신 안테나부(800) 및 제2 얼라이먼트 송신 안테나부(810)의 어레이 안테나 배열은 동일하거나 서로 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 얼라이먼트 송신 안테나부(800)는 장거리 송신 안테나부와 동일한 편파 특성을 가지도록 배열될 수 있으며, 이 경우, 장거리 수신 안테나부 1(805)는 장거리 송신 안테나부와 동일한 편파 특성을 가지도록 배열된 하나 이상의 수신 어레이 안테나를 포함할 수 있다. 한편, 제2 얼라이먼트 송신 안테나부(810)는 장거리 송신 안테나부와 다른 편파 특성을 가지도록 배열될 수 있으며, 이 경우, 장거리 수신 안테나부 2에 포함되는 적어도 하나의 장거리 수신 어레이 안테나(815)는 제2 얼라이먼트 송신 안테나부(810)와 동일한 편파 특성을 가지도록 배열되고, 다른 장거리 수신 어레이 안테나(819)는 장거리 송신 안테나부와 동일한 편파 특성을 가지도록 배열될 수 있다.
도 8에서는 일 예를 들어 도시한 바, 도 7에서 설명한 바와 같이 815 장거리 수신 어레이 안테나는 사선 편파 특성을 가지도록 배열되어 장거리 송신 안테나부 및 제2 얼라이먼트 송신 안테나부의 송신 신호를 모두 수신할 수도 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한 본 발명의 얼라이먼트 송신 안테나부는 예를 들어 설명한 것일 뿐 얼라이먼트 송신 안테나부에 포함되는 각 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 패치 안테나 배열 및 개수는 다양하게 설정될 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 실시예에 포함된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이더 장치는 송신 제어부와 수신 제어부 사이에 연결되는 Local line에 어레이 안테나를 구성하여 얼라이먼트 조절시에 사용함으로써, 보다 정확하고 빠른 얼라이먼트 조절 동작을 수행할 수 있다. 또한, 종래 Local line을 사용한다는 점에서 어레이 안테나 추가를 위한 별도의 공간이 불필요하여 레이더 장치의 사이즈가 과도하게 증대되는 문제점도 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 레이더 장치는 얼라이먼트를 위한 송신 안테나를 추가함으로써, 수평 방향의 감지범위가 좁은 빔 패턴을 추가로 형성하여 얼라이먼트의 정확성을 향상시킴과 동시에 얼라이먼트 조절 절차의 시간을 감소시키는 효과를 제공한다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 복수의 장거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 장거리 송신 안테나부;
    하나 이상의 근거리 송신 어레이 안테나를 포함하는 근거리 송신 안테나부;
    복수의 수신 어레이 안테나를 포함하는 수신 안테나부;
    하나 이상의 얼라이먼트(Alignment) 송신 어레이 안테나를 포함하는 얼라이먼트 송신 안테나부;
    상기 장거리 송신 어레이 안테나, 상기 근거리 송신 어레이 안테나 및 상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나 중 적어도 하나를 통해서 송신되는 송신신호를 제어하는 송신 제어부; 및
    상기 수신 어레이 안테나를 통해서 수신되는 수신신호를 처리하는 수신 제어부를 포함하며,
    상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 일단은 상기 송신 제어부와 연결되고, 상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나의 타단은 상기 수신 제어부와 연결되는 레이더 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는,
    수직 방향 시야각(Field of View)이 수평 방향 시야각 이상이 되도록 배열된 하나 이상의 패치 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 장거리 송신 어레이 안테나와 상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 동일한 편파 특성을 가지는 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장거리 송신 어레이 안테나와 상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나는 서로 다른 편파 특성을 가지는 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 수신 어레이 안테나 중 적어도 하나는,
    상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나가 송신하는 신호와 동일한 편파 특성을 가지는 신호를 수신하도록 배치된 하나 이상의 패치 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 장거리 송신 어레이 안테나와 상기 얼라이먼트 송신 어레이 안테나가 송신하는 각 신호의 편파 특성이 직교하는 경우,
    상기 복수의 수신 어레이 안테나 중 적어도 하나는 45도 편파 특성을 가지는 신호를 수신하도록 배치된 하나 이상의 패치 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
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