KR102598866B1 - Plate type power amplifier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력분배기, n개의 신호증폭모듈 및 공간전력결합기를 판상으로 배치하여 열방출 및 냉각 효율을 극대화할 수 있으며, 송,수신부 내부 바닥에 별도의 부가장비 없이도 설치 가능하고 상부 공간을 활용할 수 있으며, 송,수신부의 내부 바닥에 구성된 냉각시스템의 냉각판과 열교환시킬 수 있도록 함으로써 전용의 냉각장치를 사용할 필요가 없어 설치작업이 편리하고 설치비용을 절감할 수 있는 판상형 전력증폭기를 제공한다.
본 발명의 전력증폭기는, 전력분배기와 공간전력결합기를 원형의 판상으로 형성하고, 전력분배기는 상부에 공간전력결합기는 전력분배기의 하부에 각각 배치하며, n개의 신호증폭모듈은 부채꼴의 판상으로 형성하여 공간전력결합기의 바깥측면둘레에 배치하며, 공간전력결합기의 저면과 n개의 신호증폭모듈의 저면은 동일 수평선상에서 일치되게 배치하여 구성된다.The present invention can maximize heat dissipation and cooling efficiency by arranging a power divider, n signal amplification modules, and space power combiners in a plate shape, and can be installed on the floor inside the transmitting and receiving units without additional equipment and utilizing the upper space. It provides a plate-type power amplifier that allows for heat exchange with the cooling plate of the cooling system built on the internal floor of the transmitting and receiving units, making installation work convenient and reducing installation costs by eliminating the need to use a dedicated cooling device.
In the power amplifier of the present invention, the power divider and the spatial power coupler are formed in a circular plate shape, the power divider is placed at the top and the spatial power coupler is placed at the bottom of the power divider, and n signal amplification modules are formed in a fan-shaped plate shape. It is placed around the outer side of the space power coupler, and the bottom of the space power coupler and the bottom of the n signal amplification modules are arranged to coincide with each other on the same horizontal line.
Description
본 발명은 전력증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력분배기, n개의 신호증폭모듈 및 공간전력결합기를 판상으로 형성하여 상하로 배치함으로써 냉각 및 열방출 효율을 극대화시킨 판상형 전력증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier, and more specifically, to a plate-shaped power amplifier that maximizes cooling and heat dissipation efficiency by forming a power divider, n signal amplification modules, and spatial power combiners in a plate shape and arranging them up and down.
통상적으로 군사용 레이다 및 통신 시스템에서 사용되는 전력증폭기는 송,수신부 내에 위치하며 송신하고자 하는 신호를 크게 증폭하여 출력시키는 기능을 수행한다. 송신 전력의 크기에 따라 사용하는 증폭방식이 다른 전력증폭기가 사용되는 것으로, 고전력에는 주로 진공관 혹은 진행파관을 이용한 전력증폭기가 사용되고, 저전력에는 주로 반도체를 이용한 전력증폭기가 사용된다.Typically, power amplifiers used in military radar and communication systems are located within the transmitter and receiver and perform the function of greatly amplifying and outputting the signal to be transmitted. Power amplifiers with different amplification methods are used depending on the size of the transmitted power. Power amplifiers using vacuum tubes or traveling wave tubes are mainly used for high power, and power amplifiers using semiconductors are mainly used for low power.
반도체를 이용한 전력증폭기의 경우, 반도체의 단가가 다른 방식의 증폭기 소자보다 저렴하기 때문에 반도체 증폭기를 여러 채널로 설계하여 단일 소자가 갖는 한계를 늘리려는 방향으로 연구가 진행되고 있으며 반도체 기술의 발전으로 고주파수 및 고출력 전력에 대한 연구가 가속되고 있다.In the case of power amplifiers using semiconductors, since the unit cost of semiconductors is lower than that of other types of amplifier elements, research is being conducted to increase the limitations of a single element by designing semiconductor amplifiers with multiple channels. With the advancement of semiconductor technology, high frequency and research on high output power is accelerating.
이러한 반도체 전력증폭기의 종래예로서 국내 공개특허 10-2018-0084284호의 동축 도파관 공간결합기를 이용한 고출력 전력증폭기(이하, '선행기술1'이라 함.)가 알려져 있다.As a conventional example of such a semiconductor power amplifier, a high-output power amplifier using a coaxial waveguide spatial coupler (hereinafter referred to as 'prior art 1') disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2018-0084284 is known.
상기 선행기술1의 전력증폭기는, 도 1에 도시된 바와 같이 전력분배기(110), n개의 신호증폭모듈(120-1, 120-2, 120-n) 및 공간전력결합기(130)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 1, the power amplifier of prior art 1 includes a power divider 110, n signal amplification modules (120-1, 120-2, 120-n), and a spatial power combiner 130. It comes true.
전력분배기(110)는 입력되는 RF신호(이하, '입력신호'라 칭함)를 n개의 분배신호로 생성하여 대응되는 n개의 신호증폭모듈(120-1, 120-2, 120-n)로 각각 전달하고, n개의 신호증폭모듈(120-1, 120-2, 120-n) 각각은 전력분배기(110)와 공간전력결합기(130) 사이에 병렬로 연결되어, 전력분배기(110)로부터 분배신호를 입력받아 증폭시켜 공간전력결합기(130)로 출력하며, 공간전력결합기(130)는 n개의 신호증폭모듈(120-1, 120-2, 120-n) 각각으로부터 증폭된 분배신호를 입력받아 단일의 증폭신호로 결합하여 출력하도록 되어 있다.The power divider 110 generates the input RF signal (hereinafter referred to as 'input signal') into n distribution signals and amplifies them into n corresponding signal amplification modules 120-1, 120-2, and 120-n, respectively. and each of the n signal amplification modules (120-1, 120-2, 120-n) is connected in parallel between the power divider 110 and the space power combiner 130, and receives a distribution signal from the power divider 110. is input, amplified, and output to the spatial power combiner 130, and the spatial power combiner 130 receives the amplified distribution signal from each of the n signal amplification modules (120-1, 120-2, 120-n) and produces a single It is designed to be output by combining it with an amplified signal.
또한 국내 등록특허 10-1719301호의 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈(이하, '선행기술2'라 함.)에 개시된 전력증폭기는 전력분배기, n개의 신호증폭모듈 및 공간전력결합기가 동축의 원통형으로 배치되고, 신호증폭모듈에서 발생하는 고열을 냉각시키기 위해 도 2에 도시된 바와 같은 n개의 방열모듈(500)을 구비하며, 방열모듈(500)은 바형태로 길게 형성함으로써 열방출 면적을 증가시키도록 되어 있다.In addition, the power amplifier disclosed in the power amplification module with a coaxial spatial coupler (hereinafter referred to as 'prior art 2') of Domestic Patent No. 10-1719301 includes a power divider, n signal amplification modules, and a space power coupler on the coaxial side. It is arranged in a cylindrical shape and is equipped with n heat dissipation modules 500 as shown in FIG. 2 to cool the high heat generated from the signal amplification module. The heat dissipation modules 500 are formed in a long bar shape to increase the heat dissipation area. It is set to increase.
그러나 선행기술2의 전력증폭기는 n개의 방열모듈(500)이 동축을 중심으로 원통형으로 배치됨에 따라, 방열모듈(500) 사이사이에 좁은 틈새가 형성되고 이로 인해 열방출은 효율적이지 못하여 전체적으로 열방출 효율이 떨어지며, 원통형 배치에 의해 전력증폭기 전체 사이즈가 커지는 단점이 발생하였다.However, in the power amplifier of prior art 2, as n heat dissipation modules 500 are arranged in a cylindrical shape centered on the coaxial axis, a narrow gap is formed between the heat dissipation modules 500, and as a result, heat dissipation is not efficient, and heat dissipation is dissipated as a whole. Efficiency was low, and the cylindrical arrangement had the disadvantage of increasing the overall size of the power amplifier.
또한, 선행기술1 및 2와 같은 원통형 전력증폭기는 전력분배기, n개의 신호증폭모듈 및 공간전력결합기가 동축의 원통형으로 배치되어 송,수신부의 바닥에 직접 설치하는 것이 곤란하므로 별도의 박스 내에 원통형 전력증폭기를 수용하여 유지시킨 후, 송,수신부 내부 바닥에 설치하였던 것으로, 부수장비가 추가되어 설치작업이 번거로우며, 증폭성능을 높이기 위해 2대의 원통형 전력증폭기를 연결하여 설치할 경우 더욱 크고 견고한 박스가 필요하고, 설치작업도 더욱 복잡해지는 단점이 있다. In addition, in cylindrical power amplifiers such as prior art 1 and 2, the power divider, n signal amplification modules, and spatial power combiner are arranged in a coaxial cylindrical shape, making it difficult to install directly on the bottom of the transmitting and receiving unit, so the cylindrical power amplifier is placed in a separate box. After accommodating and maintaining the amplifier, it was installed on the floor inside the transmitting and receiving unit. Installation work is cumbersome due to the addition of additional equipment, and when installing two cylindrical power amplifiers by connecting them to increase amplification performance, a larger and more sturdy box is required. However, there is a disadvantage that the installation work becomes more complicated.
또한, 송,수신부의 내부 바닥에는 냉각시스템을 구성하는 냉각판(도시 안됨)이 구비되어 있고, 냉각판에는 다수의 방열핀이 구비되어 접촉에 의한 열교환을 통해 접촉 대상물의 열방출을 유도함으로써 송,수신부 내부에 설치되는 다른 장비들의 냉각 기능을 수행하지만, 박스내의 원통형 전력증폭기는 송,수신부의 냉각판과 열교환하기 어렵기 때문에 냉각판의 냉각 기능을 이용할 수 없는 단점이 있고, 이로 인해 박스 내부로 냉기를 순환시키기 위한 전용의 냉각장치를 별도로 설치해야 하므로, 원통형 전력증폭기의 설치작업을 더욱 번거롭게 함은 물론 설치 비용도 더욱 증가시키는 단점이 있다.In addition, a cooling plate (not shown) constituting the cooling system is provided on the inner floor of the transmitting and receiving units, and the cooling plate is equipped with a number of heat dissipation fins to induce heat release from the object in contact through heat exchange by contact. It performs the cooling function of other equipment installed inside the receiver, but the cylindrical power amplifier inside the box has the disadvantage of not being able to use the cooling function of the cooling plate because it is difficult to exchange heat with the cooling plate of the transmitting and receiving units, which causes the Since a dedicated cooling device must be installed separately to circulate cold air, it has the disadvantage of making the installation of the cylindrical power amplifier more cumbersome and also increasing installation costs.
본 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 전력분배기, n개의 신호증폭모듈 및 공간전력결합기를 판상으로 배치하여 열방출 및 냉각 효율을 극대화할 수 있으며, 송,수신부 내부 바닥에 설치시 상부 공간을 활용할 수 있고 별도의 부가장비 없이도 설치가 가능한 판상형 전력증폭기를 제공하는데 있다.The present invention is intended to solve the above-described conventional shortcomings, and its purpose is to maximize heat dissipation and cooling efficiency by arranging a power divider, n signal amplification modules, and space power combiners in a plate shape, and to maximize heat dissipation and cooling efficiency inside the transmitting and receiving units. The goal is to provide a plate-type power amplifier that can utilize the upper space when installed on the floor and can be installed without any additional equipment.
또한, 본 발명의 다른 목적은 송,수신부의 내부 바닥에 구성된 냉각시스템의 냉각판과 열교환시킬 수 있도록 함으로써 전용의 냉각장치를 사용할 필요가 없어 설치작업이 편리하고 설치비용을 절감할 수 있는 판상형 전력증폭기를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to enable heat exchange with the cooling plate of the cooling system constructed on the inner floor of the transmitting and receiving unit, thereby eliminating the need to use a dedicated cooling device, making installation work convenient and reducing installation costs. It provides an amplifier.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 신호를 분배하는 전력분배기와, 상기 전력분배기에서 분배된 신호를 증폭시키는 n개의 신호증폭모듈과, 상기 n개의 신호증폭모듈에서 증폭된 신호를 결합하는 공간전력결합기를 포함하는 전력증폭기에 있어서, 상기 전력분배기와 공간전력결합기를 원형의 판상으로 형성하고, 상기 전력분배기는 상부에, 상기 공간전력결합기는 전력분배기의 하부에 각각 배치하며, 상기 n개의 신호증폭모듈은 부채꼴의 판상으로 형성하여 상기 공간전력결합기의 바깥측면둘레에 배치하며, 상기 공간전력결합기의 저면과 n개의 신호증폭모듈의 저면은 동일 수평선상에서 일치되게 배치한 판상형 전력증폭기에 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention combines a power divider that distributes the input signal, n signal amplification modules that amplify the signals distributed by the power divider, and the signals amplified by the n signal amplification modules. In the power amplifier including a spatial power combiner, the power divider and the space power combiner are formed in a circular plate shape, the power divider is disposed at the top and the space power combiner is disposed at the bottom of the power divider, and the n The signal amplification modules are formed in a fan-shaped plate shape and arranged around the outer side of the spatial power coupler, and the bottom surface of the spatial power coupler and the bottom surface of the n signal amplification modules are arranged coincidentally on the same horizontal line. There is.
또한 본 발명에 있어서, 상기 공간전력결합기와 n개의 신호증폭모듈 저면에 방열핀을 가지는 냉각판을 접촉시켜 배치한 판상형 전력증폭기에 특징이 있다. In addition, the present invention is characterized by a plate-type power amplifier in which a cooling plate with heat dissipation fins is placed in contact with the space power combiner and the bottom of n signal amplification modules.
또한 본 발명에 있어서, 입력되는 신호를 분배하는 전력분배기와, 상기 전력분배기에서 분배된 신호를 증폭시키는 n개의 신호증폭모듈과, 상기 n개의 신호증폭모듈에서 증폭된 신호를 결합하는 공간전력결합기를 포함하는 전력증폭기에 있어서, 상기 전력분배기는 원형의 판상으로 형성되어 수평방향으로 나란히 배치되는 한쌍의 제1 및 제2 전력분배기로 이루어지고, 상기 공간전력결합기는 원형의 판상으로 형성되어 상기 제1 및 제2 전력분배기의 하부에 각각 수평방향으로 나란히 배치되는 한쌍의 제1 및 제2 공간전력결합기로 이루어지며, 상기 n개의 신호증폭모듈은 부채꼴의 판상으로 형성되어 상기 제1 및 제2 공간전력결합기의 바깥측면둘레에 각각 배치되는 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 공간전력결합기의 저면과 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈의 저면은 동일 수평선상에서 일치되게 배치하며, 상기 제1 및 제2 전력분배기는 중간에 신호입력포트가 구비된 분배도파관의 양단과 각각 연결하고, 상기 제1 및 제2 공간전력결합기는 중간에 신호출력포트가 구비된 결합도파관의 양단과 각각 연결한 판상형 전력증폭기에 특징이 있다. In addition, in the present invention, a power divider that distributes the input signal, n signal amplification modules that amplify the signals distributed by the power divider, and a spatial power combiner that combines the signals amplified by the n signal amplification modules. In the power amplifier including, the power divider is formed in the shape of a circular plate and consists of a pair of first and second power dividers arranged side by side in the horizontal direction, and the spatial power combiner is formed in the shape of a circular plate and the first and second power dividers are formed in the shape of a circular plate. and a pair of first and second space power combiners arranged horizontally side by side at the bottom of the second power distributor, wherein the n signal amplification modules are formed in a fan-shaped plate shape to generate the first and second space power. It consists of n first and second signal amplification modules each disposed around the outer side of the coupler, and the bottom of the first and second space power coupler and the bottom of the n first and second signal amplification modules are in the same horizontal line. Arranged coincidentally on the top, the first and second power dividers are respectively connected to both ends of a distribution waveguide provided with a signal input port in the middle, and the first and second space power combiners are provided with a signal output port in the middle. It is characterized by a plate-type power amplifier connected to both ends of a combined waveguide.
또한 본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 공간전력결합기와 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈 저면에 방열핀을 가지는 냉각판을 접촉시켜 배치한 판상형 전력증폭기에 특징이 있다. In addition, the present invention is characterized by a plate-type power amplifier arranged in contact with the first and second spatial power couplers and a cooling plate with heat dissipation fins on the bottom of the n first and second signal amplifier modules.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 판상형 전력증폭기에 의하면, 신호증폭모듈이 판상으로 형성되어 판상으로 형성된 공간전력결합기의 바깥측면둘레에 동일 수평선상에 배치됨에 따라 원통형으로 배치된 전력증폭기의 신호증폭모듈보다 사이즈를 작게 형성하여도 열방출 면적을 더 크게함은 물론 열방출 공간도 더 넓게 확보할 수 있어 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다.According to the plate-shaped power amplifier of the present invention having the above characteristic configuration, the signal amplification module is formed in a plate shape and is arranged on the same horizontal line around the outer side of the spatial power coupler formed in a plate shape, thereby amplifying the signal of the power amplifier arranged in a cylindrical shape. Even if the size is smaller than the module, the heat dissipation area can be increased and a wider heat dissipation space can be secured, which has the effect of improving cooling efficiency.
또한 본 발명의 판상형 전력증폭기는, 별도의 부가장비 없이도 송,수신부의 내부 바닥에 설치할 수 있어 설치가 간편하고 설치높이가 낮아 상부 공간을 활용할 수 있으며, 송,수신부의 내부바닥에 구비된 냉각시스템의 냉각판을 이용하여 열을 방출시킬 수 있게 되므로 전용의 냉각장치가 불필요하여 설치비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, the plate-type power amplifier of the present invention can be installed on the inner floor of the transmitting and receiving units without any additional equipment, so installation is easy and the upper space can be utilized due to the low installation height, and a cooling system is provided on the internal floor of the transmitting and receiving units. Since heat can be dissipated using a cooling plate, there is no need for a dedicated cooling device, which reduces installation costs.
또한 본 발명은, 2대의 판상형 전력증폭기를 연결하여 증폭성능을 높이고자할 때 연결 및 설치작업이 매우 편리한 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of making connection and installation very convenient when connecting two plate-type power amplifiers to increase amplification performance.
도 1은 종래의 전력증폭기를 나타낸 블럭구성도.
도 2는 종래의 원통형 전력증폭기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 판상형 전력증폭기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 판상형 전력증폭기에서 n개의 신호증폭모듈과 공간전력결합기의 설치상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 판상형 전력증폭기를 나타낸 측면도.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도.
도 7은 도 5의 B-B선 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 판상형 전력증폭기의 종단면도.
도 9는 도 4에서 제1 및 제2 신호증폭모듈의 설치상태를 나타낸 분해 사시도.Figure 1 is a block diagram showing a conventional power amplifier.
Figure 2 is a perspective view showing a conventional cylindrical power amplifier.
Figure 3 is a perspective view showing a plate-type power amplifier according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing the installation state of n signal amplification modules and a space power coupler in the plate-type power amplifier according to the present invention.
Figure 5 is a side view showing a plate-type power amplifier according to the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view taken along line AA of Figure 5.
Figure 7 is a cross-sectional view taken along line BB of Figure 5.
Figure 8 is a longitudinal cross-sectional view of a plate-type power amplifier according to the present invention.
Figure 9 is an exploded perspective view showing the installation state of the first and second signal amplification modules in Figure 4.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 판상형 전력증폭기를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 2대의 제1 및 제2 전력증폭기(10,20)가 연결된 구성을 나타낸 것으로, 입력되는 신호를 n개의 채널로 분배하는 제1 및 제2 전력분배기(11,21)와, 제1 및 제2 전력분배기(11,21)에서 n개의 채널로 분배된 신호를 각각 증폭시키는 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)과, n개의 제1 및 제2 전력증폭모듈(12,22)에서 증폭된 n개 채널의 신호를 하나로 결합하여 출력하는 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)를 포함한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. 3 to 5 show a plate-type power amplifier according to the present invention. As shown, in this embodiment, two first and
제1 및 제2 전력분배기(11,21)는 도 6에 도시된 바와 같이 원형의 판상으로 이루어지고, 내부에 형성된 분배통로(11a,21a)에 의해 바깥둘레면으로 연통하는 n개의 제1 및 제2 신호케이블(16,26)과 연결되어 입력신호를 n개의 채널로 분배하도록 되어 있다. The first and
또한 제1 및 제2 전력분배기(11,21)는 동일 수평선상에 측방향으로 나란히 배치되고, 중간에 하나의 신호입력포트(14a)가 구비된 분배도파관(14)의 양단과 각각 연결된다. 따라서 신호입력포트(14a)로 입력된 신호는 분배도파관(14)을 통해 양쪽의 제1 및 제2 전력분배기(11,21)로 이동하게 된다.In addition, the first and
다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)는 원형의 판형상으로 형성되고, 상기 제1 및 제2 전력분배기(11,21)의 하부에 동일 수평선상의 측방향으로 배치되며, 도 7에 도시된 바와 같이 내부의 결합공간부(13a,23a)가 바깥둘레면으로 연통하는 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)과 각각 연결되며, 도 8에서와 같이 중간에 하나의 신호출력포트(15a)가 구비된 결합도파관(15)의 양단이 상기 결합공간부(13a,23a)의 중앙과 각각 연결된다.Referring again to Figures 3 to 5, the first and second space power combiners (13, 23) are formed in a circular plate shape, and the same horizontal line is formed at the lower part of the first and second power distributors (11, 21). It is disposed laterally on the top, and as shown in FIG. 7, the internal
따라서 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)에서 증폭된 신호는 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23) 내부의 결합공간부(13a,23a)를 통해 결합되어 결합도파관(15)의 신호출력포트(15a)로 출력된다.Therefore, the signals amplified by the n first and second signal amplification modules (12, 22) are combined through the coupling space portions (13a, 23a) inside the first and second spatial power combiners (13, 23) to form a combined waveguide. It is output to the signal output port (15a) of (15).
도 4, 도 7 및 도 9에서와 같이 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)은 부채꼴의 판상으로 형성되고, 내부에 증폭회로가 구비되어 상기 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)의 바깥측면둘레에 배치되며, 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)의 저면과 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)의 저면은 동일 수평선상으로 일치시켜 배치한다. As shown in FIGS. 4, 7, and 9, the n first and second
또한 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)은 일측의 통로(12a,22a)가 상기 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23) 내부의 결합공간부(13a,23a)와 각각 연통하고, 타측은 제1 및 제2 전력분배기(11,21)에 각각 연결된 n개의 제1 및 제2 신호케이블(16,26)과 각각 연결된다. 따라서 제1 및 제2 전력분배기(11,21)에서 n개로 분배된 신호는 n개의 제1 및 제2 신호케이블(16,26)을 통해 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)로 보내지고, n개의 신호증폭모듈(12,22)에서 증폭된 신호는 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23) 내부의 결합공간부(13a,23a)를 통해 하나로 결합된다. In addition, the n first and second signal amplification modules (12, 22) have passages (12a, 22a) on one side of the coupling space portions (13a, 23a) inside the first and second space power combiners (13, 23). respectively, and the other side is connected to n first and second signal cables (16, 26) respectively connected to the first and second power distributors (11, 21). Therefore, the n signals distributed from the first and second power dividers (11, 21) are transmitted through the n first and second signal cables (16, 26) to the n first and second signal amplification modules (12, 22). ), and the signals amplified by the n signal amplification modules (12, 22) are combined into one through the coupling space portions (13a, 23a) inside the first and second space power combiners (13, 23).
또한 본 발명은 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)과 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)의 저면에 방열핀(31a)을 가지는 냉각판(31)을 접촉시켜 배치할 수 있다.In addition, the present invention contacts the cooling
본 실시예에서는 도면에 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 전력증폭기(10,20)의 n개의 신호 채널을 16개로 각각 설정한 것을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 예를 들면 신호의 크기, 전력 증폭기의 중심 주파수, 전력 증폭기의 목표 출력 전력 또는 전력 증폭기에 할당된 물리적 크기의 한계 등을 감안하여 채널의 수는 변경될 수 있다.In this embodiment, as shown in the drawing, the n signal channels of the first and
또한 본 실시예에서는 증폭성능을 증가시키기 위해 2대의 제1 및 제2 전력증폭기(10,20)를 분배도파관(14)과 결합도파관(15)으로 연결한 구성을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 분배도파관(14)과 결합도파관(15)을 제거하고, 신호입력포트(14a)와 신호출력포트(15a)를 제1 및 제2 전력분배기(11,21)와 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)에 직접 형성할 경우, 1대의 전력증폭기를 각각 독립적으로 구성할 수 있다.In addition, this embodiment illustrates a configuration in which two first and
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 판상형 전력증폭기에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the plate-type power amplifier of the present invention with this configuration will be described as follows.
도 3 및 도 6에서와 같이 신호입력포트(14a)를 통해 신호가 입력되면, 분배도파관(14)에 의해 신호는 제1 및 제2 전력분배기(11,21)로 분배되고, 제1 및 제2 전력분배기(11,21)로 입력된 신호는 내부에 형성된 분배통로(11a,21a)를 통해 n개의 제1 및 제2 신호케이블(16,26)로 분배되어 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)에 입력됨으로써 증폭된다. 3 and 6, when a signal is input through the
이어서, 도 4, 도 7 및 도 8에서와 같이 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)에서 증폭된 신호는 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23) 내부의 결합공간부(13a,23a)를 통해 하나의 신호로 결합되고, 양쪽의 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23) 내부에서 각각 하나로 결합된 양쪽 신호는 결합도파관(15)에서 하나로 결합되어 신호출력포트(15a)를 통해 출력된다.Subsequently, as shown in FIGS. 4, 7, and 8, the signal amplified by the n first and second signal amplification modules (12, 22) is connected to the coupling space inside the first and second spatial power combiners (13, 23). Both signals are combined into one signal through the parts (13a, 23a), and both signals combined into one inside the first and second spatial power couplers (13, 23) are combined into one in the coupling waveguide (15) to output a signal. It is output through
이와 같이 작용하는 본 발명의 판상형 전력증폭기에 의하면, 도 3 및 도 8에서와 같이 제1 및 제2 전력분배기(11,21), n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22), 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)가 판상으로 형성되어 상하로 배치된 것이므로, 종전의 원통형 전력증폭기에 비하여 높이 사이즈가 대폭 줄어들어 전력증폭기를 송,수신부 내부에 설치할 때 상부 공간을 활용할 수 있으며, 신호입력포트(14a)를 가지는 분배도파관(14)과, 신호출력포트(15a)를 가지는 결합도파관(15)에 의해 제1 및 제2 전력증폭기(10,20)를 간단하게 연결할 수 있게 되므로 증폭성능을 높이기 위한 2대의 판상형 전력증폭기(10,20) 설치작업을 매우 편리하게 수행할 수 있다. According to the plate-type power amplifier of the present invention that operates in this way, as shown in Figures 3 and 8, first and second power dividers (11, 21), n first and second signal amplification modules (12, 22), Since the first and second space power combiners (13, 23) are formed in a plate shape and arranged vertically, the height size is significantly reduced compared to the previous cylindrical power amplifier, allowing the upper space to be utilized when installing the power amplifier inside the transmitting and receiving unit. The first and second power amplifiers (10, 20) can be simply connected by the distribution waveguide (14) having a signal input port (14a) and the coupling waveguide (15) having a signal output port (15a). Therefore, the installation of two plate-type power amplifiers (10 and 20) to increase amplification performance can be performed very conveniently.
또한 도 4에서와 같이 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)이 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)의 바깥측면둘레에 동일 수평선상으로 배치된 것이므로, 바형태로 길게 형성하여 원통형으로 배치한 종전의 신호증폭모듈에 비하여 주변 공기와 접촉하는 면적이 대폭 증가되어 열방출 효율이 높고, 이로 인해 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)의 크기를 줄임으로써 전력증폭기(10,20) 전체 사이즈를 줄일 수 있다.In addition, as shown in Figure 4, n first and second signal amplification modules (12, 22) are arranged on the same horizontal line around the outer sides of the first and second space power couplers (13, 23), so that they have a bar shape. Compared to the previous signal amplification module, which is formed long and arranged in a cylindrical shape, the area in contact with the surrounding air is greatly increased, resulting in high heat dissipation efficiency, and this results in the size of the n first and second
또한 본 발명의 전력증폭기는 도 3 및 도 5에서와 같이 제1 및 제2 전력분배기(11,21), n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22), 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)가 판상으로 배치되고, n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)과 제1 및 제2 공간전력결합기(13,23)의 저면이 수평선상에 일치되어 배치됨에 따라, 간단한 구조의 받침대(32)만으로 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈(12,22)의 저면에 냉각판(31)을 설치할 수 있어 방열핀(31a)을 통해 열방출 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 상기 냉각판(31)은 송,수신부 내부 바닥에 구비된 냉각시스템의 냉각판(31)을 이용할 경우, 별도의 냉각판(31)을 설치하지 않고도 제1 및 제2 전력증폭기(10,20)의 열방출 기능을 향상시킬 수 있다.In addition, the power amplifier of the present invention includes first and second power dividers (11, 21), n first and second signal amplification modules (12, 22), and first and second spaces, as shown in FIGS. 3 and 5. The power combiners (13, 23) are arranged in a plate shape, and the bottom surfaces of the n first and second signal amplification modules (12, 22) and the first and second space power couplers (13, 23) are aligned on a horizontal line. As it is arranged, the cooling
지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described so far are merely illustrative of preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and is within the scope of the technical idea and claims of the present invention. Various changes, modifications or substitutions may be possible, and such embodiments should be understood as falling within the scope of the present invention.
10,20 : 제1 및 제2 전력증폭기 11,21 : 제1 및 제2 전력분배기
12,22 : 제1 및 제2 신호증폭모듈 13,23 : 제1 및 제2 공간전력결합기
14 : 분배도파관 14a : 신호입력포트
15 : 결합도파관 15a : 신호출력포트
16,26 : 제1 및 제2 신호케이블 31 : 냉각판
31a : 방열핀 10,20: first and
12,22: 1st and 2nd
14:
15: Combined
16,26: first and second signal cables 31: cooling plate
31a: Heat dissipation fin
Claims (4)
상기 전력분배기와 공간전력결합기를 원형의 판상으로 형성하고, 상기 전력분배기는 상부에, 상기 공간전력결합기는 전력분배기의 하부에 각각 배치하며,
상기 n개의 신호증폭모듈은 부채꼴의 판상으로 형성하여 상기 공간전력결합기의 바깥측면둘레에 배치하며,
상기 공간전력결합기의 저면과 n개의 신호증폭모듈의 저면은 동일 수평선상에서 일치되게 배치하며,
상기 공간전력결합기와 n개의 신호증폭모듈 저면에 방열핀을 가지는 냉각판을 접촉시켜 배치한 것을 특징으로 하는 판상형 전력증폭기.In a power amplifier including a power divider for distributing an input signal, n signal amplification modules for amplifying the signals distributed from the power divider, and a spatial power combiner for combining signals amplified by the n signal amplification modules. ,
The power divider and the space power coupler are formed in a circular plate shape, the power divider is placed at the top, and the space power coupler is placed at the bottom of the power divider,
The n signal amplification modules are formed in a fan-shaped plate shape and placed around the outer side of the space power combiner,
The bottom of the space power combiner and the bottom of the n signal amplification modules are aligned on the same horizontal line,
A plate-type power amplifier, characterized in that a cooling plate having heat dissipation fins is placed in contact with the space power combiner and the bottom of n signal amplification modules.
상기 전력분배기는 원형의 판상으로 형성되어 수평방향으로 나란히 배치되는 한쌍의 제1 및 제2 전력분배기로 이루어지고,
상기 공간전력결합기는 원형의 판상으로 형성되어 상기 제1 및 제2 전력분배기의 하부에 각각 수평방향으로 나란히 배치되는 한쌍의 제1 및 제2 공간전력결합기로 이루어지며,
상기 n개의 신호증폭모듈은 부채꼴의 판상으로 형성되어 상기 제1 및 제2 공간전력결합기의 바깥측면둘레에 각각 배치되는 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈로 이루어지고,
상기 제1 및 제2 공간전력결합기의 저면과 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈의 저면은 동일 수평선상에서 일치되게 배치하며,
상기 제1 및 제2 전력분배기는 중간에 신호입력포트가 구비된 분배도파관의 양단과 각각 연결하고, 상기 제1 및 제2 공간전력결합기는 중간에 신호출력포트가 구비된 결합도파관의 양단과 각각 연결하며,
상기 제1 및 제2 공간전력결합기와 n개의 제1 및 제2 신호증폭모듈 저면에 방열핀을 가지는 냉각판을 접촉시켜 배치한 것을 특징으로 하는 판상형 전력증폭기. In a power amplifier including a power divider for distributing an input signal, n signal amplification modules for amplifying the signals distributed from the power divider, and a spatial power combiner for combining signals amplified by the n signal amplification modules. ,
The power divider is formed in a circular plate shape and consists of a pair of first and second power dividers arranged side by side in the horizontal direction,
The space power combiner is formed in a circular plate shape and consists of a pair of first and second space power couplers arranged horizontally side by side at the bottom of the first and second power distributors, respectively,
The n signal amplification modules are formed in a fan-shaped plate shape and are composed of n first and second signal amplification modules respectively disposed around the outer side of the first and second space power couplers,
The bottom surfaces of the first and second space power couplers and the bottom surfaces of the n first and second signal amplification modules are aligned on the same horizontal line,
The first and second power dividers are respectively connected to both ends of a distribution waveguide having a signal input port in the middle, and the first and second spatial power combiners are respectively connected to both ends of a coupling waveguide having a signal output port in the middle. connect,
A plate-type power amplifier, characterized in that a cooling plate having a heat dissipation fin is placed in contact with the first and second spatial power couplers and the bottom of the n first and second signal amplifier modules.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170317654A1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | California Institute Of Technology | Spatial power combining mechanism (spcm) for the generation and amplification of electromagnetic radiation |
| JP2018164256A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | イオン・ビーム・アプリケーションズ・エス・アー | Rack comprising high power rf amplifier |
| US20210297048A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | Qorvo Us, Inc. | Spatial power-combining devices with reduced size |
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2023
- 2023-07-31 KR KR1020230099491A patent/KR102598866B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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