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본 논문에서는 혼안테나를 구동하는 FR-4 기판상에 구현한 77 GHz 레이다 트랜시버를 제안한다. 능동 소자는 자체제작한 칩상 급전기 내장형 송, 수신칩을 사용하였으며, 종래의 금속 캐버티 패키징 대신 3장의 FR-4 기판을 적층하여캐버티와 개구면을 형성하여 WR-10 혼 안테나를 구동할 수 있는 레이다 모듈을 구현하였다. FR-4 패키징에 대한 3-D 전자기 시뮬레이션 결과, 75～80 GHz에서 칩에서 도파관 개구면까지 삽입손실은 1.62 dB, 도파관 개구면에서 반사 손실은 −10 dB 이하임을 확인했다. 24 dBi 이득의 혼 안테나를 장착하여 전방 81 m에 위치한 중형차를 탐지한 결과, SNR 28 dB임을 확인했다. 제안한 레이다 트랜시버는 총 371 mW의 DC 전력을 소모하고, 사이즈는 50 mm×80 mm×4.2 mm이다.
In this study, we propose a 77 GHz radar transceiver implemented on an FR-4 substrate driving a horn antenna. The self-developed CMOS transmitter and receiver chips with on-chip feeders are used as active components. Instead of conventional metal cavity packaging, three FR-4 substrates were stacked to form a cavity and aperture to drive the WR-10 horn antenna. Three-dimensional electromagnetic simulation for FR-4 packaging confirms that the insertion loss from the chip to the waveguide aperture was 1.62 dB and the return loss from the waveguide aperture was less than −10 dB from 75 to 80 GHz. With a horn antenna of 24 dBi gain, a medium-sized vehicle located 81 m in front was detected, and the measured SNR was 28 dB. The proposed radar transceiver consumes a total of 371 mW DC power, and its size is 50 mm×80 mm×4.2 mm.
