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표제지

초록

Abstract

목차

제1장 머리말 9

1.1. 연구 배경 9

1.2. 연구 동향 12

1.3. 논문의 구성 14

제2장 안테나 설계 15

2.1. 기존 차량용 단거리 레이더용 안테나: linear series-fed patch antenna array 15

2.2. 제안하는 배열 안테나의 방사 소자 17

2.3. 제안하는 안테나 배열 21

2.3.1. Type A 배열 안테나 24

2.3.2. Type B 배열 안테나 27

2.3.3. Type C 배열 안테나 32

2.3.4. Type D 배열 안테나 35

제3장 안테나 제작 및 결과 41

3.1. 안테나 배열 Type A 41

3.2. 안테나 배열 Type B 43

3.3. 안테나 배열 Type C 45

3.4. 안테나 배열 Type D 47

제4장 맺음말 49

참고문헌 50

약력 52

표목차

표 1.1. 차량용 단거리 레이더용 안테나 선행 연구 12

표 2.1. 그림 2.13의 (a) 구조의 기존 안테나와 (b) 구조의 제안하는 안테나의 비교 22

표 2.2. 제안하는 안테나 배열 Type A, B, C, D의 특징 및 구조 요약 23

표 2.3. 배열 안테나 Type B에 적용된 Lcoup 값[이미지참조] 30

표 2.4. 차량용 단거리 레이더용 안테나 목표치와 제안하는 배열 안테나 Type D의 성능 비교 39

표 2.5. 기존 사용되는 안테나와 제안하는 배열 안테나 Type A, B, C, D의 특징 정리 40

표 3.1. 배열 안테나 Type A의 시뮬레이션 값과 측정값 42

표 3.2. 배열 안테나 Type B의 시뮬레이션 값과 측정값 44

표 3.3. 배열 안테나 Type C의 시뮬레이션 값과 측정값 46

표 3.4. 배열 안테나 Type D의 시뮬레이션 값과 측정값 48

그림목차

그림 1.1. 테슬라와 구글의 자율 주행차 9

그림 1.2. 자율 주행 차량 간 통신 9

그림 1.3. 자율 주행 차량에 쓰이는 다양한 센서 및 역할 9

그림 1.4. RTCA: rear cross traffic alert 개념도 10

그림 1.5. BSD: blind spot detection 개념도 10

그림 1.6. road clutter로 인한 차량용 레이더의 성능 열화 개념도 11

그림 1.7. 제안하는 차량용 단거리 레이더용 안테나의 목표 및 구조 13

그림 2.1. 기존 레이더 모듈에 적용되는 linear series-fed patch antenna array와 단일 패치 안테나의 cavity model을 도시한 그림 15

그림 2.2. 단일 패치 안테나의 이론적인 빔 패턴 15

그림 2.3. linear series-fed patch antenna array의 예시와 특징 16

그림 2.4. 그림 2.3 안테나의 빔 패턴 시뮬레이션 결과 16

그림 2.5. 제안하는 coupled slit ring resonator의 위상에 따른 전기장 세기 17

그림 2.6. 제안하는 coupled slit ring resonator의 구조 및 방사 원리 17

그림 2.7. 이론적인 slit ring resonator의 방사 패턴 18

그림 2.8. (a) 제안하는 안테나 구조 (b) Lx값에 따른 impedance parameter (c) Ls값에 따른 impedance parameter[이미지참조] 18

그림 2.9. (a) 제안하는 안테나 구조 (b) Lcoup값에 따른 안테나 소자의 방사 전기장 세기[이미지참조] 19

그림 2.10. Lgap이 0일 때, open의 위치에 따라 달라지는 자기 전류의 방향[이미지참조] 19

그림 2.11. Lgap이 0㎜일 때와 0.1㎜일 때의 Lfed값의 변화에 따른 안테나 directivity of far-field pattern의 변화[이미지참조] 20

그림 2.12. 제작된 안테나의 배열 안테나의 구조 및 수치 21

그림 2.13. (a) 기존 사용되는 linear series-fed patch antenna array 구조 (b) 제안하는 배열 안테나 구조 21

그림 2.14. 그림 2.13 (a)의 기존 linear series-fed patch antenna array의 수평 방향 빔 패턴(patch antenna)과 그림 2.13 (b)의 제안하는 배열 안테나의 수평 방향 빔 패턴(proposed antenna) 22

그림 2.15. 배열 안테나 Type A의 구조 24

그림 2.16. 배열 안테나 Type A의 S11 결과 25

그림 2.17. 배열 안테나 Type A의 수직 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 25

그림 2.18. 배열 안테나 Type A의 수평 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 25

그림 2.19. 20개의 point를 가지고 -30㏈의 side lobe level을 갖는 chebyshev window의 time domain 결과 27

그림 2.20. 그림 2.19의 time domain으로 표기된 chebyshev window의 discrete fourier tansform을 취한 결과 28

그림 2.21. 배열 안테나 Type B의 구조 29

그림 2.22. 배열 안테나 Type B의 방사 전기장 세기 29

그림 2.23. 배열 안테나 Type B의 S11결과 30

그림 2.24. 배열 안테나 Type B의 수직 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 30

그림 2.25. 배열 안테나 Type B의 수평 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 31

그림 2.26. 배열 안테나 Type C의 구조 32

그림 2.27. 배열 안테나 Type B와 배열 안테나 Type C의 구조 비교 32

그림 2.28. 배열 안테나 Type B와 배열 안테나 Type C의 수직 방향 패턴 33

그림 2.29. 배열 안테나 Type C의 S11결과 33

그림 2.30. 배열 안테나 Type C의 수직 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 34

그림 2.31. 배열 안테나 Type C의 수평 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 34

그림 2.32. 배열 안테나 Type D의 구조 35

그림 2.33. EBG가 없는 배열 안테나 Type C와 EBG가 있는 배열 안테나 Type D의 수평 방향 빔 패턴 변화 35

그림 2.34. EBG가 없는 배열 안테나 Type C의 수평 방향 평면의 위상에 따른 E-field 세기 36

그림 2.35. EBG가 있는 배열 안테나 Type D의 수평 방향 평면의 위상에 따른 E-field 세기 37

그림 2.36. 배열 안테나 Type D의 S11 결과 38

그림 2.37. 배열 안테나 Type D의 수직 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 38

그림 2.38. 배열 안테나 Type D의 수평 방향 평면의 normalized 된 빔 패턴 39

그림 3.1. 제작된 배열 안테나 Type A 41

그림 3.2. 배열 안테나 Type A의 시뮬레이션과 측정 S11 결과 41

그림 3.3. 배열 안테나 Type A의 수직, 수평 평면의 시뮬레이션과 측정된 normalized 된 빔 패턴 42

그림 3.4. 제작된 배열 안테나 Type B 43

그림 3.5. 배열 안테나 Type B의 시뮬레이션과 측정 S11 결과 43

그림 3.6. 배열 안테나 Type B의 수직, 수평 평면의 시뮬레이션과 측정된 normalized 된 빔 패턴 44

그림 3.7. 제작된 배열 안테나 Type C 45

그림 3.8. 배열 안테나 Type C의 시뮬레이션과 측정 S11 결과 45

그림 3.9. 배열 안테나 Type C의 수직, 수평 평면의 시뮬레이션과 측정된 normalized 된 빔 패턴 46

그림 3.10. 제작된 배열 안테나 Type D 47

그림 3.11. 배열 안테나 Type D의 시뮬레이션과 측정 S11 결과 47

그림 3.12. 배열 안테나 Type D의 수직, 수평 평면의 시뮬레이션과 측정된 normalized 된 빔 패턴 48

초록보기

 안전, 편의성 면에서 자율 주행 차량의 필요성이 증가하고 있으며, 이를 위한 센서 중 한 종류로 레이더가 사용된다. 77GHz에서 81GHz를 사용하는 차량용 단거리 레이더는 사각지대 탐색 목표에 따라 수평 방향으로 넓은 빔 폭과 높은 이득이 요구되며, 연석으로 인한 클러터를 방지하기 위해 수직 방향의 낮은 측엽 레벨이 요구된다. 넓은 빔 폭을 구현하기 위하여 결합된 링 공진기가 안테나 방사 소자로 제안되었다. 결합된 링 공진기를 배열하고 진폭 테이퍼링을 적용하여 측엽 레벨을 낮추었다. 빔 패턴의 리플을 제거하기 위해 안테나 좌우에 EBG가 배치되었다. 목표를 달성하기 위해 총 4종류의 시리즈 급전 배열 안테나가 제안되었으며, 제작되었다. 제안된 안테나는 수평 방향으로 높은 이득, 넓은 빔 폭을 가지며 수직 방향으로 낮은 측엽 레벨을 가진다.

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