Design of a Rectangular Waveguide Antenna for Automotive Side and Rear Radar Sensor Applications

In this paper, a waveguide antenna is designed and fabricated for side and rear radar sensor of vehicles in UWB (Ultra Wide Band) high band (center frequency : 9.5 GHz, -10 dB bandwidth : 600 MHz (6.4 %)). For the radar antenna, a probe fed rectangular waveguide antenna having simple structure and wide bandwidth is used. An important performance factor in this antenna is the isolation between transmitting (TX) and receiving (RX) waveguide antennas because this radar system uses TX and RX antennas separately. Thus the isolation between two antennas was simulated for E-plane and H-plane array. As a result, it was verified that the isolation of the H-plane array of the antennas is better than E-plane array, due to the TE10 mode. Therefore, H-plane arrayed waveguide antennas were mounted on a T-shaped radar module and performance of antennas was investigated. The -10 dB bandwidth of the TX and RX antenna mounted on T-shaped radar module was measured as 1000 MHz (10.52 %) and 1090 MHz (11.47 %) respectively and the isolation is less than -50 dB in the operation band. The peak gain is 7.65 dBi for the TX antenna and 7.26 dBi for the RX antenna and the beamwidth of H-plane of TX and RX antenna was measured as $64^{\circ}$ and $65^{\circ}$ respectively. Consequently, we verified that the proposed waveguide antenna is appropriate for a vehicle radar applications.

차량 측후방 레이더 센서용 직사각형 도파관 안테나 설계

본 논문에서는 UWB (Ultra Wide Band) high 대역 (중심 주파수 : 9.5 GHz, -10 dB 대역폭 : 600 MHz, 6.4 %)의 차량 측후방 레이더 센서용 도파관 안테나를 설계 및 제작하였다. 안테나는 대역폭이 넓고 구조가 간단한 프로브 급전 구형도파관을 이용하였다. 본 연구의 차량 레이더 시스템에 있어서 송수신 안테나의 큰 격리도 특성을 얻는 것이 설계의 중요한 변수이다. 따라서 두 도파관 안테나를 E-면과 H-면 배열하였을 시 격리도 특성을 시뮬레이션 하였다. 그 결과 도파관 안테나의 $TE_{10}$ 모드에 의하여 E-면 배열 보다 H-면 배열의 격리도 특성이 우수한 것을 확인하였다. 따라서 H-면 배열된 송수신 도파관 안테나를 T-형 레이더 모듈에 장착하여 안테나의 특성을 검출하였다. T-형 모듈에 장착된 송수신 안테나의 -10 dB 대역폭은 각각 1000 MHz (10.52 %)와 1090 MHz (11.47 %)로 측정되었고 격리도 (S21)는 요구 대역 내에서 -50 dB 이하로 측정되었다. 송수신 안테나의 최대이득은 각각 7.65 dBi와 7.26 dBi로 나타났으며 H-면 빔폭은 $64^{\circ}$, $65^{\circ}$로 측정되어 차량 측후방 레이더 센서용 안테나로 적합함을 확인하였다.