KR100579134B1 - 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 관한 것으로, 열이나 외력에 의한 팽창 및 수축 등 지지구조의 변형으로 인해 발생되는 멀티플렉서의 성능 저하를 방지하는, 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조는 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 있어서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상방에 위치되며, 복수의 공진기를 포함하는 극초단파 멀티플렉서; 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 극초단파 멀티플렉서에 각각 결합되는 지지부 및 상기 지지부 사이를 연결하며, 소정 각도로 여러번 절곡되어 탄성력을 갖는 탄성부로 이루어진 지지부재를 포함하는 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 제공한다.

멀티플렉서, 극초단파, 지지부재, 지지부, 탄성부, 베이스 플레이트

Description

변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조{Support structure of microwave multiplexer for preventing deformation}

도1은 종래의 평판타입 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 나타낸 정면도.

도2 및 도3은 각각 도1에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 외력이 가해진 경우, 변형이 발생한 상태를 나타낸 정면도 및 측면도.

도4는 본 발명에 따른 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 나타낸 정면도.

도5는 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 외력이 가해진 경우의 변형된 형태를 나타낸 측면도.

도6은 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조의 열팽창 및 열수축 현상을 유한요소법으로 나타낸 도면.

도7은 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조의 변형에 필요한 힘을 유한요소법으로 나타낸 도면.

도8은 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조의 일단을 고정한 경우에 발생되는 변형의 일 예를 유한요소법으로 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 극초단파 멀티플렉서 101: 공진기

200: 지지부재 201: 지지부

202: 탄성부 202a: 팽창된 탄성부

202b: 수축된 탄성부 300: 베이스 플레이트

본 발명은 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열이나 외력에 의한 팽창 및 수축 등 지지구조의 변형으로 인해 발생되는 멀티플렉서의 성능 저하를 방지하는 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 관한 것이다.

극초단파 멀티플렉서(microwave multiplexer)란 통신위성 중계기를 이루는 주요부품 중 하나로서, 그 형상 정밀도가 매우 정밀해야 원하는 성능을 낼 수 있다.

위성은 우주공간에 존재하기 때문에, 매우 큰 온도차를 겪는다. 또한, 출력 멀티플렉서는 그 자체에서 많은 열이 발생되기 때문에, 무시하지 못할 정도의 열변형이 발생하게 된다. 따라서, 열변형에 매우 민감한 극초단파 멀티플렉서의 구성부품 중 공진기는 인바(invar)와 같이 열팽창계수가 매우 작은 재료로 제조한다. 그 러나, 인바는 알루미늄에 비해 비중이 크고 제작성이 나빠서 모든 구성부품을 인바로 제작하기는 어려우므로, 그 외의 부품은 알루미늄으로 제작하며, 이로 인해 온도변화가 발생할 경우 각 재료의 열팽창 정도의 차이에 의해 원치 않는 변형이 발생하게 된다.

또한, 극초단파 멀티플렉서를 지지하는 지지구조물은 보통 평판을 사용하는데, 평판 타입 지지구조물들이 고정되는 위치에 따라 높이가 서로 다를 경우가 있다. 이 때, 온도변화에 의한 열팽창량 또는 열수축량은 지지구조물의 길이에 따라 달라지기 때문에, 높이가 서로 다른 지지구조물들에는 각각 다른 크기의 열팽창 또는 열수축이 발생하고, 이로 인해 공진기에 힘이 가해지고 변형이 생겨 상기 극초단파 멀티플렉서의 성능이 저하될 수 있다.

또한, 제작상의 오차와 베이스 플레이트와 지지구조물을 조립할 경우 발생할 수 있는 오차는 지지구조물의 변형을 유발하고 이는 공진기에 외력으로 작용하게 되어 변형을 유발할 수 있다.

도1은 종래의 평판타입 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 나타낸 정면도이며, 도2 및 도3은 각각 도1에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 외력이 가해진 경우, 변형이 발생한 것을 나타낸 정면도 및 측면도이다.

도1에 나타낸 바와 같이, 종래의 극초단파 멀티플렉서(10)는 복수의 공진기(11), 및 상기 공진기들(11) 사이에 구비된 아이리스(iris)(미도시)를 포함한다. 이러한 극초단파 멀티플렉서(10)는 지지구조물(21)에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정되는데, 상기 지지구조물(21)은 평판 타입의 지지구조물이고 소정의 고정구(미 도시)에 의해 베이스 플레이트(30)와 극초단파 멀티플렉서(10)에 결합되며, 상기 극초단파 멀티플렉서(10)를 구조적으로 지지하며, 상기 극초단파 멀티플렉서(10)에서 발생되는 열을 베이스 플레이트(30)로 전달한다. 또한, 상기 지지구조물(21)의 일단은 공진기(11)의 플랜지에 결합되고, 그 타단은 베이스 플레이트(30)의 고정구에 결합된다.

도2에 나타낸 바와 같이, 상기 지지구조물들(21a, 21b)은 길이가 서로 다르게 구비되고, 상기 지지구조물들(21a, 21b)이 온도변화에 의해 열팽창 된 경우, 그 변형량들(D1, D2)이 각각 다르므로 상기 극초단파 멀티플렉서(10)에 가해지는 힘이 달라진다. 즉, 상대적으로 길이가 짧은 지지구조물(21b)의 변형량(D1)은 상대적으로 길이가 긴 지지구조물(21a)의 변형량(D2) 보다 작다. 또한, 평판타입 지지구조물(21)은 길이에 비해 상대적으로 두께가 작으므로 그 길이방향으로만 압축 또는 팽창한다고 볼 수 있기 때문에, 팽창시 좌굴을 일으키기 전까지는 비교적 큰 힘을 상기 극초단파 멀티플렉서(10)에 가하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 모든 지지구조물들(21)이 동일한 길이를 가진 것이라 하더라도, 상기 극초단파 멀티플렉서(10)와 연결되어 있는 구조물들이 기본 지지구조물에 연결되어 있고, 상기 극초단파 멀티플렉서(10)는 다른 구성부품에 비해 높은 열량을 발생시키기 때문에 상기 극초단파 멀티플렉서(10)를 지지하는 지지구조물(21)이 다른 지지구조물 보다 더 많이 팽창 또는 수축하게 되어 전체 구조물에 변형을 유발하게 되어 성능 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 도3에 나타낸 바와 같이, 인바로 이루어진 공진기(11)의 열변형량(D3) 과 알루미늄으로 이루어진 베이스 플레이트(30)의 열변형량(D4)의 차이로 인해 지지구조물(21)에 휨모멘트(bending moment)가 발생된다. 따라서, 열변형량의 차이로 인해 발생된 휨모멘트는 상기 지지구조물(21)의 양단 근방에서 발생되어 상기 공진기(11)에도 전달되며, 그에 의해 수평방향의 힘도 받게 되어 전체 구조물에 변형을 유발하게 되어 성능 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 극초단파 멀티플렉서를 지지하는 지지구조물이 열 또는 다른 외력에 의해 변형되어 극초단파 멀티플렉서의 성능을 저하시키는 것을 방지하기 위해서, 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조는 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 있어서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상방에 위치되며, 복수의 공진기를 포함하는 극초단파 멀티플렉서; 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 극초단파 멀티플렉서에 각각 결합되는 지지부 및 상기 지지부 사이사이를 연결하며, 소정 각도로 여러번 절곡되어 탄성력을 갖는 탄성부로 이루어진 지지부재를 포함하는 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 제공한다.

상기 지지부재는 절곡된 판 형상으로 이루어지며, 상기 탄성부는 상기 지지부 보다 작은 두께로 이루어진다.

상기 탄성부는 여러번 절곡된 삼각 나사산 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 탄성부 절곡된 부위는 소정의 곡률반경을 가지고 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도4 내지 도8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 상세한 설명 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 기재된 실시예와 도면에 나타낸 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도4는 본 발명에 따른 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조를 나타낸 정면도이다.

도4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조는, 베이스 플레이트(300), 상기 베이스 플레이트(300)의 상방에 위 치되며, 복수의 공진기(101)를 포함하는 극초단파 멀티플렉서(100), 및 상기 베이스 플레이트(300) 및 상기 극초단파 멀티플렉서(100)에 각각 결합되는 지지부(201) 및 상기 지지부(201) 사이의 부위는 소정 각도로 여러번 절곡되어 탄성력을 갖는 탄성부(202)로 이루어진 지지부재(200)를 포함한다.

상기 극초단파 멀티플렉서(100)는 주변구조물 또는 주변장치와 연결되어 있고, 상기 베이스 플레이트(300) 상부의 공간에 고정된 상태를 유지한다.

상기 지지부재(200)는 변형이 발생될 경우, 탄성적으로 대처가 가능하므로 일반적인 평판형상의 지지부재에 비해 변형의 정도가 작고, 열 또는 외력이 제거된 경우, 원래의 형상에 가깝게 복원될 수도 있다.

또한, 상기 지지부재(200)는 절곡된 판 형상으로 이루어지며, 상기 탄성부(202)는 상기 지지부(201)에 비해 작은 두께를 갖고 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 열 또는 외력에 의해 상기 지지부재(200)에 변형이 발생할 경우, 대부분의 변형이 얇은 두께로 인해 상기 탄성부(202)로 집중되게 하기 위함이다. 이로 인해, 상기 지지부재(200)에 발생된 변형은 상기 탄성부(202)로 집중되고, 상기 탄성부(202)가 어느 정도 변형되거나 이 변형량을 일부 흡수하여 상기 공진기(101)에 가하는 힘을 줄여준다. 즉, 가늘고 긴 물체에 있어서, 굽힘강도가 압축강도 또는 인장강도보다 매우 작으므로 상기 지지부(201) 보다는 상기 탄성부(202)에 변형이 집중되게 되는 원리이다.

상기 탄성부(202)의 단면은 삼각 나사산 또는 둥근 나사산 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 탄성부(202)는 그 길이방향으로 지그재그 형태로 여러번 절곡된 삼각 나사산 형상을 이룬다. 또한, 상기 탄성부(202)의 절곡된 부위는 소정의 곡률반경을 가져 그 절곡된 부위에 반복된 피로가 가해져 상기 탄성부(202)가 파손되는 것을 방지한다.

도5는 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 외력이 가해진 경우의 변형된 형태를 나타낸 측면도이다.

도5에 나타낸 바와 같이, 상기 지지부재(200)가 열팽창 할 경우, 상기 지지부재(200)의 탄성부(202a)는 원래 절곡된 각도보다 더 각지게 절곡된다. 즉, 상기 탄성부(202a)의 높이가 낮아진다. 따라서, 그 변형량이 수직방향 및 수평방향으로 분산되므로, 상기 공진기(101)에 가하게 되는 힘이 줄어들게 된다.

또한, 이와는 반대로, 상기 지지부재(200)가 열수축 할 경우, 상기 지지부재(200)의 탄성부(202b)는 완만하게 된다. 즉, 상기 탄성부(202b)의 높이가 높아진다. 따라서, 상기 지지부재(200)가 열팽창 경우와 마찬가지로 그 변형량이 수직방향 및 수평방향으로 분산되어 상기 공진기(101)에 가하게 되는 힘이 줄어들게 된다.

도6은 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조의 열팽창 및 열수축 현상을 유한요소법으로 나타낸 도면으로서, 도5에 나타낸 지지부재(200)의 변형 형태를 팽창과 수축으로 나누어 모사(simulation)한 것이다. 즉, 상기 지지부재(200)의 길이방향(도6의 X방향)으로 상기 지지부(201) 양단을 구속한 다음, 온도변화를 각각 +65도와 -65도로 준 경우의 두 타입의 경우 상기 지지부재(200)의 변형 형태를 나 타낸 것이다.

좌측의 도면은 열적팽창으로 인해 상기 지지부재(200)가 수축한 경우를 나타낸 것이고, 우측의 도면은 열적수축으로 인해 상기 지지부재(200)가 팽창한 경우를 나타낸 것이다.

도7은 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조의 변형에 필요한 힘을 유한요소법으로 나타낸 도면으로서, 종래의 평판타입 지지부재와 본 실시예에서의 지지부재(200)의 일단을 고정하고 타단을 일정한 힘으로 잡아당길 경우, 필요한 힘을 수치해석 결과 구한 것이다.

도7에 나타낸 바와 같이, 종래의 지지부재에 비해 본 실시예에서의 지지부재(200)를 당기는데 필요한 힘이 약 15배 정도 차이나는 것을 알 수 있다. 이는 종래의 지지부재에 비해 본 실시예에서의 지지부재(200)의 열팽창 또는 열수축에 의해 상기 공진기(101)를 포함하는 극초단파 멀티플렉서(100)에 가하는 힘이 1/15 정도라는 것을 의미한다.

도8은 도4에 나타낸 극초단파 멀티플렉서 지지구조의 일단을 고정한 경우에 발생되는 변형의 일 예를 유한요소법으로 나타낸 도면으로서, 종래의 지지부재와 본 실시예에서의 지지부재(200)의 일단을 고정하고 타단을 수평방향으로 일정량 이동시켰을 경우의 변형 형태와 지지부재의 단부에 가해지는 힘의 크기를 모사한 것이다.

도8에 나타낸 바와 같이, 종래의 지지부재가 본 실시예에서의 지지부재(200)에 비해 가해져야 할 힘이 13% 정도 더 필요하다는 것을 나타내고 있고, 이는 본 실시예에서의 지지부재(200)를 사용함으로써 지지부재(200)의 뒤틀림에 의해 상기 극초단파 멀티플렉서(100)에 가해지는 힘이 13% 정도 줄어든다는 의미한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조는 열 또는 외력으로 인한 변형이 상기 극초단파 멀티플렉서에 미치는 영향을 최소화하여 성능 저하를 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조는 극초단파 멀티플렉서를 지지하는 지지구조물의 일부를 탄성적으로 제조하여 극초단파 멀티플렉서를 지지하는 지지구조물의 열 또는 다른 외력에 의한 변형이 극초단파 멀티플렉서의 성능에 미치는 영향을 최소화 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조에 있어서,

   베이스 플레이트;

   상기 베이스 플레이트의 상방에 위치되며, 복수의 공진기를 포함하는 극초단파 멀티플렉서; 및

   상기 베이스 플레이트 및 상기 극초단파 멀티플렉서에 각각 결합되는 지지부 및 상기 지지부 사이를 연결하며, 소정 각도로 여러번 절곡되어 탄성력을 갖는 탄성부로 이루어진 지지부재

   를 포함하는 변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지부재는 절곡된 판 형상으로 이루어지며,

   상기 탄성부는 상기 지지부 보다 작은 두께로 이루어진

   변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탄성부는 여러번 절곡된 삼각 나사산 형상으로 이루어진

   변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조.
4. 제3항에 있어서,

   상기 탄성부 절곡된 부위는 소정의 곡률반경을 가지고 이루어진

   변형 방지를 위한 극초단파 멀티플렉서 지지구조.

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