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JKIEES, vol. 30, no. 10, pp.839-845, October, 2019
DOI. http://dx.doi.org/10.5515/KJKIEES.2019.30.10.839

Low-Cost 24 GHz Radar Fabricated on FR-4 PCB FR-4 PCB에 구현한 저가형 24 GHz 레이다 시스템

이용석․신민건․김준성․박재현․정진우․김병성 Yong-Seok Lee․Min-Geon Sin․Jun-Seong Kim․Jae-Hyun Park․Jin Woo Jung․Byung-Sung Kim
성균관대학교 정보통신대학(College of Information & Communication Engineering, Sungkyunkwan University)

In this study, a 24-GHz frequency modulated continuous wave(FMCW) radar system was designed on an FR-4 board to demonstrate the feasibility of low-cost radar systems. As the FR-4 substrate has a large substrate loss, its thickness was carefully determined considering line loss and radiation efficiency. Additionally, to operate the radar chip in the industrial scientific and medical(ISM) band without using a phase locked loop(PLL), we superposed and used the triangular wave signal of the DAC and proportional to absolute temperature (PTAT) voltages as a VCO tuning voltage. The designed radar has an operating frequency range of 24.02~24.25 GHz, output power of 4 dBm, a total receiver voltage gain of 66 dB, and an antenna gain of 9 dBi. The RF and MCU boards both use FR-4, and the size of the radar module is 4 cm×4.5 cm.

본 논문은 FR-4 기판에 24 GHz FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이다 시스템을 설계해 저가형 레이다의 구현 가능성을 제시하였다. 24 GHz에서 FR-4 기판의 손실을 최소화하기 위해 전송선 손실과 방사 효율을 고려하여기판의 두께를 정하였다. 아울러, 위상 고정루프 없이 ISM(Industrial Scientic and Medical) 밴드에서 발진기를 작동시키기위해 DAC의 삼각파 Chirp 신호와 PTAT(Proportional To Absolute Temperature) 전압을 합성해 전압제어발진기의 제어전압으로 사용했다. 동작 주파수 대역은 24.02~24.25 GHz이며, 출력전력 4 dBm, 수신 전압이득은 66 dB, 안테나 이득은 9 dBi이다. RF와 MCU 보드 모두 FR-4 기판에 제작하였으며, 레이다 모듈의 크기는 4 cm×4.5 cm이다.

Keyword : FR-4, FMCW, 24 GHz Radar

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