KR100593759B1 - 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

구조적 안정성을 확보하는 것이 가능하고 생산성이 향상되며 재료비의 절감이 가능하도록, 한쪽면에 다수의 슬롯이 소정의 패턴으로 형성되는 도파관과, 도파관의 슬롯 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 브레이징을 통하여 일체로 고정되고 암나사가 형성되는 하나이상의 결합블럭과, 도파관의 슬롯 반대쪽 일부가 삽입되는 설치홈이 길게 형성되고 설치홈에는 결합블럭이 삽입되는 조립홈이 형성되며 조립홈에는 고정구멍이 형성되는 프레임과, 프레임의 고정구멍을 관통하여 결합블럭에 형성된 암나사에 체결되어 도파관을 프레임에 일체로 밀착 고정시키는 체결부재를 포함하는 도파관 슬롯 안테나를 제공한다.

도파관, 슬롯, 안테나, 브레이징, 블럭, 조립, 설치, 일체, 체결, 결합

Description

도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법 {Slotted Waveguide Antenna and Process of The Same}

도 1은 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예를 나타내는 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예를 나타내는 조립사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예에 있어서 도파관에 결합블럭을 설치한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예에 있어서 프레임을 나타내는 부분단면 확대 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예에 있어서 체결부재의 다른 예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예에 있어서 프레임을 지지대에 조립하는 일예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예에 있어서 프레임을 지지대에 조립하는 다른예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 9는 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 제조방법의 일실시예를 나타내는 블럭도이다.

도 10은 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 제조방법의 일실시예를 나타내는 공정순서도이다.

본 발명은 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도파관에 결합블럭을 설치하고 여기에 볼트 등의 체결부재를 체결하여 프레임과의 체결력을 향상시키므로 구조적 안정성을 확보하는 것이 가능한 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 도파관 슬롯 안테나(slotted waveguide antenna)는 도파관의 E-면(narrow wall) 또는 H-면(borad wall)에 슬롯(slot)을 형성하여 제작되므로, 방사손실이 없어 전송선로의 단면적을 크게 할 수 있고, 구조상 튼튼하며 높은 주파수에서도 이용 가능한 장점이 있어서 주로 항공기 및 선박용 레이더 등으로 많이 사용된다.

최근에는 위성통신 또는 각종 통신용 안테나 등으로도 도파관 슬롯 안테나가 많이 개발되어 사용되고 있다.

상기에서 도파관은 내부가 비어있는 구리 등의 전기도체로 형성되어 내부를 통하여 전자파가 전송되도록 한 금속관으로, 마이크로파 이상의 고주파수의 전자파 에너지를 전송하기 위한 전송선로이다. 상기 도파관은 일종의 고역통과 필터로, 크기에 따라 일정한 차단 파장을 가지며, 단면형상에 따라 원형 도파관, 사각형 도파관, 타원형 도파관 등으로 나뉘어진다.

종래에 있어서, 도파관 슬롯 안테나는 슬롯이 형성된 도파관을 접착제를 사용하거나 용접하여 프레임에 장착하여 제조된다.

특히 항공기, 선박, 군사용 레이더에 도파관 슬롯 안테나를 사용하는 경우에는 제품의 검사기준과 환경사양이 엄격하게 적용되고 있으며, 정밀한 성능이 요구된다. 도파관 슬롯 안테나에 있어서 제품의 성능에는 도파관에 형성되는 슬롯 하나하나의 가공위치 및 가공정도, 조립방법 등이 많은 영향을 미치게 되며, 제품이 진동, 충격, 열조건이 적용된 환경에서 도파관이 프레임에 얼마나 견고하게 장착된 상태를 유지하느냐가 매우 중요하다.

그러나 도파관을 접착제를 사용하여 프레임에 장착하는 경우에는 외부에서 충격이나 진동이 가해짐에 따라 접착부분이 떨어지거나 흔들리는 현상이 발생하게 되고, 내구성 및 각종 환경에 의하여 접착력이 떨어지는 경우 제품의 불량, 파손, 고장 등이 발생하게 된다. 또 주로 사용하는 에폭시(epoxy)계 접착제의 경화시간이 최소 24∼48시간 이상 소요되므로, 생산성이 크게 저하되고, 경화되는 도중에 외부로부터 진동 및 충격을 받으면 도파관의 위치 및 치수 등이 변형될 우려가 높다.

따라서 일부에서는 접착제가 경화되는 동안 고정된 상태를 유지시키고 접착 제에 의한 접착력을 보완하기 위하여 별도의 대략 "ㄷ"형상의 고정대를 사용하여 도파관을 프레임에 고정하는 방법을 사용하기도 한다. 즉 "ㄷ"형상 고정대에 도파관이 삽입된 상태로 고정대를 프레임에 볼트 등을 이용하여 조립고정하는 방법을 사용하기도 한다.

상기와 같이 고정대를 사용하는 경우에 있어서도 다수의 도파관이 배열되어 사용되는 경우 고정 간격이 제한되어 충분한 고정력을 유지하는 것이 어렵거나 고정을 위한 작업공간이 충분하지 않은 경우가 있으며, 접착제를 사용하므로 경화시간이 장시간 소요되는 문제점이 있다.

그리고 도파관을 용접하여 프레임에 장착하는 경우에는 열변형에 의하여 제품에 손상이 발생할 우려가 높으며, 도파관과 프레임을 서로 다른 재질로 구성하는 경우에는 용접이 어렵다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도파관에 도파관에 결합블럭을 알루미늄 브레이징을 이용하여 설치하고 볼트 등의 체결부재를 이용하여 프레임에 장착하므로 구조적 안정성을 확보하는 것이 가능한 도파관 슬롯 안테나를 제공하기 위한 것이다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 도파관에 알루미늄 브레이징으로 결합블럭을 설치하고 프레임을 관통하여 결합블럭에 볼트 등의 체결부재를 체결하는 것에 의하여 도파관과 프레임을 조립하는 도파관 슬롯 안테나 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 도파관 슬롯 안테나는 한쪽면에 다수의 슬롯이 소정의 패턴으로 형성되는 도파관과, 상기 도파관의 슬롯 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 브레이징을 통하여 일체로 고정되고 암나사가 형성되는 하나이상의 결합블럭과, 상기 도파관의 슬롯 반대쪽 일부가 삽입되는 설치홈이 길게 형성되고 상기 설치홈에는 상기 결합블럭이 삽입되는 조립홈이 형성되며 상기 조립홈에는 고정구멍이 형성되는 프레임과, 상기 프레임의 고정구멍을 관통하여 상기 결합블럭에 형성된 암나사에 체결되어 도파관을 프레임에 일체로 밀착 고정시키는 체결부재를 포함하여 이루어진다.

그리고 본 발명의 도파관 슬롯 안테나 제조방법은 슬롯이 소정의 패턴으로 형성된 도파관의 슬롯 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 암나사가 형성된 결합블럭을 브레이징으로 고정하고, 프레임에 도파관의 길이에 대응되는 길이로 하나이상의 설치홈을 형성하며 설치홈에 소정의 간격을 두고 하나이상의 조립홈과 고정구멍을 형성하고, 프레임의 조립홈에 결합블럭이 삽입되도록 도파관을 설치홈에 결합시키고, 도파관의 반대쪽면에서 체결부재를 고정구멍을 관통하여 삽입시켜 결합블럭의 암나사에 체결하여 도파관을 프레임에 일체로 고정하는 과정을 포함하여 이루어진다.

다음으로 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법의 바람직할 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 한쪽면에 다수의 슬롯(12)이 소정의 패턴으로 형성되는 하나이상의 도 파관(10)과, 상기 도파관(10)의 슬롯(12) 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 브레이징을 통하여 일체로 고정되고 암나사(16)가 형성되는 하나이상의 결합블럭(14)과, 상기 도파관(10)의 슬롯(12) 반대쪽 일부가 삽입되는 설치홈(22)이 하나이상 소정의 간격으로 평행하게 배열되어 형성되고 상기 설치홈(22)에는 각각 상기 결합블럭(14)이 삽입되는 조립홈(24)이 형성되며 상기 조립홈(24)에는 각각 고정구멍(26)이 형성되는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)의 고정구멍(26)을 관통하여 상기 결합블럭(14)에 형성된 암나사(16)에 체결되어 도파관(10)을 프레임(20)에 일체로 밀착 고정시키는 체결부재(30)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 하나의 프레임(20)에는 하나이상의 도파관(10)이 설치된다. 예를 들면 하나의 프레임(20)에 4개 또는 6개, 8개의 도파관(10)을 설치하여 모듈화하여 사용한다.

상기 프레임(20)의 설치홈(22)은 설치되는 도파관(10)의 수에 대응하여 형성하고, 도파관(10)의 일부만 삽입되는 깊이로 형성한다.

상기 프레임(20)의 조립홈(24)은 결합블럭(14)의 형상에 대응되는 형상으로 형성하고, 도 3에 나타낸 바와 같이 조립의 안정성과 정밀도 향상을 위하여 결합블럭(14)과 조립홈(24)을 2단 이상으로 형성하는 것도 가능하다.

상기 결합블럭(14)은 도파관(10)에 소정의 간격을 두고 2개이상 설치되고, 구조적 안정성과 부착강도 등을 고려하여 적정한 수로 설치한다.

상기 결합블럭(14)은 브레이징(brazing)공정 등을 이용하여 도파관(10)에 설치된다.

예를 들면 상기 도파관(10)과 결합블럭(14)을 알루미늄을 형성하고, 알루미늄 딥브레이징(aluminum deep brazing) 공정을 이용하여 일체화된다.

상기 체결부재(30)는 볼트 등을 이용하여 이루어진다. 또 상기 결합블럭(14)에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 체결부재(30)가 체결되는 암나사(16)를 형성한다.

상기 체결부재(30)가 프레임(20)의 고정구멍(26)을 관통하여 상기 결합블럭(14)의 암나사(16)에 체결되는 것에 의하여 상기 도파관(10)이 프레임(20)에 일체로 조립된다.

상기에서 프레임(20)의 고정구멍(26)에는 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 체결부재(30)인 볼트의 머리부가 매입될 수 있도록 매몰홈(27)을 형성하는 것이 프레임(20)의 표면으로 체결부재(30)가 돌출되지 않으므로 바람직하다.

그리고 상기에서는 체결부재(30)를 볼트를 이용하여 구성하는 것으로 설명하였지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 결합블럭(14)에 수나사부(17)를 설치하고 상기 프레임(20) 쪽에서 너트(32)를 수나사부(17)에 체결하는 것으로 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 너트(32)도 매몰홈(27)에 매입되어 프레임(20)의 표면으로 돌출되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 프레임(20)이 조립되어 지지되는 지지대(50)와, 상기 프레임(20)의 양쪽 측면에 조립되고 상기 도파관(10)이 삽입되어 지지되는 한쌍의 측면지 지판(40)을 더 포함하는 것도 가능하다.

상기 지지대(50)에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 볼트 등의 체결부재(59)가 관통하는 복수의 조립구멍(52)이 형성된다. 상기 조립구멍(52)에는 체결부재(59)의 머리부가 매입되어 지지대(50)의 표면보다 돌출되지 않도록 매몰홈(54)을 형성한다.

그리고 상기 프레임(20)에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 체결부재(59)가 체결되도록 암나사가 형성되는 조립구멍(55)이 형성된다.

상기 측면지지판(40)에는 상기 도파관(10)을 4개, 6개, 8개 등으로 그룹화하여 지지할 수 있도록 도파관(10)이 삽입되는 관삽입구멍(42)을 형성한다.

상기 측면지지판(40)은 하나의 지지대(50) 및/또는 프레임(20)에 하나 또는 2개 이상이 조립된다.

상기 측면지지판(40)은 볼트나 작은나사 등의 체결부재(49)를 통하여 프레임(20) 및 지지대(50)에 조립 지지된다.

상기 측면지지판(40)에는 상기 체결부재(49)가 관통하는 조립구멍(44)이 형성되고, 상기 프레임(20) 및 지지대(50)의 측면에는 상기 체결부재(49)가 체결되는 암나사가 형성되는 조립구멍(28), (56)이 각각 형성된다.

상기에서는 지지대(50)쪽에서 체결부재(59)를 체결하는 것으로 설명하였지만, 도 8에 나타낸 바와 같이 프레임(20)쪽에서 체결부재(59)를 지지대(50)쪽으로 조립하는 것도 가능하다. 이 때 상기 프레임(20)에는 체결부재(59)가 관통하는 조립구멍(58)이 형성되며, 상기 지지대(50)에는 체결부재(59)가 체결될 수 있도록 암 나사가 형성되는 조립구멍(53)이 형성된다.

상기 프레임(20)에는 조립구멍(58)이 형성되고 체결부재(59)가 체결되는 부분에 폭방향으로 가로질러 체결홈(57)을 형성하는 것도 가능하다. 상기 체결홈(57)은 체결부재(59)의 머리부가 설치홈(22)에 조립되는 도파관(10)에 간섭되지 않도록 소정의 깊이로 형성한다.

그리고 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 도파관(10)의 끝부분이 프레임(20) 및 측면지지판(40) 보다 돌출되는 경우에는 도파관(10)을 안정적으로 지지하기 위하여 도파관(10)의 끝부분이 삽입되는 관삽입구멍(62)이 형성되는 관고정판(60)을 더 설치하는 것도 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 제조방법의 일실시예는 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 슬롯(12)이 소정의 패턴으로 형성된 도파관(10)의 슬롯(12) 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 암나사(16)가 형성된 결합블럭(14)을 브레이징으로 고정(P10)하고, 프레임(20)에 도파관(10)의 길이에 대응되는 길이로 하나이상의 설치홈(22)을 형성하며 설치홈(22)에 소정의 간격을 두고 하나이상의 조립홈(24)과 고정구멍(26)을 형성(P12)하고, 프레임(20)의 조립홈(24)에 결합블럭(14)이 삽입되도록 도파관(10)을 설치홈(22)에 결합(P20)시키고, 도파관(10)의 반대쪽면에서 체결부재(30)를 고정구멍(26)을 관통하여 삽입시켜 결합블럭(14)의 암나사(16)에 체결하여 도파관(10)을 프레임(20)에 일체로 고정(P30)하는 과정을 포함하여 이루어진다.

상기에서 결합블럭(14)을 브레이징으로 도파관(10)에 고정하는 공정(P10)은 대략 1∼2시간 정도면 완료된다.

상기 프레임(20)에 형성하는 설치홈(22)은 도파관(10) 전체 길이가 모두 삽입될 수 있도록 형성된다.

상기와 같이 프레임(20)과 도파관(10)의 조립이 완료되면, 도 7에 나타낸 바와 같이 지지대(50)와의 조립을 행하며, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 측면지지판(40)과 관고정판(60)의 조립을 행한다.

상기에서는 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법에 의하면, 브레이징을 이용하여 결합블럭을 도파관에 설치하고 볼트 등의 체결부재를 체결하는 것에 의하여 도파관과 프레임의 조립작업이 이루어지므로 전체적인 도파관과 프레임의 조립시간이 1∼2시간 정도면 완료된다. 종래에는 에폭시계 접착제를 사용하므로 접착제의 경화시간에 의하여 대략 24∼48시간 정도 소요된다. 따라서 본 발명에 따르면 작업성 및 생산성이 크게 향상된다.

또 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법에 의하면, 브레이징과 볼트이음 등으로 조립되므로 강인한 체결력(볼트이음)을 유지하는 것이 가능하고, 진동이나 충격이 가해지는 경우에도 제품의 불량, 파손, 고장 등이 발생하는 것이 최대한 억제된다.

그리고 본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법에 의하면, 부분적인 고장이 발생하는 경우 부품별로 분해하는 것이 가능하므로 수리비용이 크게 절감되고 유지비용을 최소화하는 것이 가능하다. 종래에는 접착제를 사용하여 조립 고정하므로 부분적인 고장이 발생하는 경우에도 전체를 교체하여야 하며, 유지비용이 많이 소요된다.

본 발명에 따른 도파관 슬롯 안테나 및 그 제조방법에 의하면, 규격화된 기계요소인 볼트 등을 사용하여 조립을 행하므로, 부품의 구매가 용이하며, 부분적인 불량이나 파손에 대하여 빠른 대응이 가능하다.

Claims (5)

1. 한쪽면에 다수의 슬롯이 소정의 패턴으로 형성되는 하나이상의 도파관과,

   상기 도파관의 슬롯 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 브레이징을 통하여 일체로 고정되고 암나사가 형성되는 하나이상의 결합블럭과,

   상기 도파관의 슬롯 반대쪽 일부가 삽입되는 설치홈이 하나이상 소정의 간격으로 평행하게 배열되어 형성되고 상기 설치홈에는 각각 상기 결합블럭이 삽입되는 조립홈이 형성되며 상기 조립홈에는 각각 고정구멍이 형성되는 프레임과,

   상기 프레임의 고정구멍을 관통하여 상기 결합블럭에 형성된 암나사에 체결되어 도파관을 프레임에 일체로 밀착 고정시키는 체결부재를 포함하는 도파관 슬롯 안테나.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 프레임의 고정구멍에는 체결부재의 머리부가 매입될 수 있도록 매몰홈을 형성하는 도파관 슬롯 안테나.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 결합블럭에 암나사 대신에 수나사부를 설치하고 상기 프레임 쪽에서 너트를 수나사부에 체결하는 것으로 체결부재를 구성하는 도파관 슬롯 안테나.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한항에 있어서,

   상기 프레임이 조립되어 지지되고 체결부재가 체결되는 복수의 조립구멍이 형성되는 지지대와,

   상기 프레임의 양쪽 측면에 조립되고 상기 도파관이 삽입되어 지지되는 한쌍의 측면지지판을 더 포함하는 도파관 슬롯 안테나.
5. 슬롯이 소정의 패턴으로 형성된 도파관의 슬롯 반대쪽면에 소정의 간격을 두고 암나사가 형성된 결합블럭을 브레이징으로 고정하고,

   프레임에 도파관의 길이에 대응되는 길이로 하나이상의 설치홈을 형성하며 설치홈에 소정의 간격을 두고 하나이상의 조립홈과 고정구멍을 형성하고,

   프레임의 조립홈에 결합블럭이 삽입되도록 도파관을 설치홈에 결합시키고,

   도파관의 반대쪽면에서 체결부재를 고정구멍을 관통하여 삽입시켜 결합블럭의 암나사에 체결하여 도파관을 프레임에 일체로 고정하는 과정을 포함하는 도파관 슬롯 안테나 제조방법.

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