KR100694834B1

KR100694834B1 - 다각 입체형 알에프 엠프 모듈

Info

Publication number: KR100694834B1
Application number: KR1020050046572A
Authority: KR
Inventors: 서영철
Original assignee: 주식회사 영신알에프
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2007-03-14
Also published as: KR20060124898A

Abstract

본 발명은 다각 입체형으로 구성된 RF AMP MODULE 에 관한 것으로서, 상세하게는 RF FET BOARD 또는 RF AMP BOARD 를 수냉식 방열기에 입체형으로 실장시켜 냉각 효율 및 고주파 특성과 RF 증폭기의 조립 및 사후 정비가 용이한 RF AMP MODULE 이 개시된다.

RF, 엠프, 모듈

Description

다각 입체형 알에프 엠프 모듈{Multi-face cubic type RF Amplifier Module}

도 1 은 본 발명의 RF FET BOARD 로 구성된 RF AMP MODULE 의 블럭도,

도 2 는 본 발명의 RF AMP BOARD 로 구성된 RF AMP MODULE 의 블럭도,

도 3 은 본 발명의 다각 입체형 RF AMP MODULE 로 구성된 고주파 증폭기의 블럭도,

도 4 는 본 발명 RF FET BOARD 로서 구성된 RF AMP 모듈의 출력측 실장도면,

도 5 는 본 발명 RF AMP BOARD 로서 구성된 RF AMP 모듈의 출력측 실장도면,

도 6 은 종래의 RF AMP 모듈의 실장 구조를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1; 본 발명 실시예의 RF AMP MODULE

2; 본 발명의 다른 실시예의 RF AMP MODULE

10; RF FET BOARD 20; RF AMP BOARD

30; 입력 트랜스 40; 출력 트랜스

50; 스플리터 60; 콤바이너

100; 수냉식 방열기

110; 방열기 몸체 111; 방열기 측면

120; 냉각 수조 130; 냉각수 수로

131; 냉각수 입구 132; 냉각수 출구

140; 방열 고체물질

본 발명은 다각 입체형으로 구성된 RF AMP MODULE 에 관한 것으로서, 상세하게는 RF FET BOARD 또는 RF AMP BOARD 를 수냉식 방열기에 입체형으로 실장시켜 냉각 효율 및 고주파 특성과 RF 증폭기의 조립 및 사후 정비가 용이한 RF AMP MODULE 에 관한 것이다.

종래의 고출력 RF 엠프 모듈은 평면으로 이루어진 수냉식 방열판상에 RF 엠프 소자들이 부착된 인쇄회로기판(PCB)들이 부착되는 방식이며 인쇄회로기판에 부착된 RF 엠프 소자들만 수냉식으로 냉각되는 방식이다.

도 6 은 상술한 종래의 RF AMP 모듈의 실장 구조를 나타낸 도면으로서, 평판으로 된 수냉식 방열판에 독립된 RF AMP BOARD 들을 도시된 바와 같이 나열하여 부착하는 방식으로 실장되어 있다. 이러한 구성의 RF 엠프 모듈을 운전하기 위해서는 입력측에는 스플리터(splitter)를 배치하고 출력측에는 콤바이너(combiner)를 배치하고, 상기 splitter 와 combiner 에 고주파신호를 전달하는 통상 50[Ohms]의 임피던스를 갖는 동축케이블을 연결하여야 하는데, RF AMP 모듈에 포함된 각각의 RF AMP BOARD 들과 splitter 와 combiner 와의 거리가 각각 상이하므로, RF AMP BOARD 들의 입출력 신호 연결선을 균일하게 배분하기가 어려워 모듈의 전체적인 고주파 특성이 저하되거나 또는 주파수 손실이 감수되는 문제점이 있었다.

또한, 각각의 RF AMP BOARD 들이 나열식으로 부착되므로, 모듈이 차지하는 면적 및 부피가 증가될 뿐만 아니라 전력 배선 등의 길이가 길어져 대전력용 RF AMP 의 기본 단위로서 채용하기가 부적당한 문제점이 있었다.

또한, 열화 가능성이 있는 출력 트랜스의 페라이트 코어와 수냉 방열판과의 열적 결합이 어려워 출력 트랜스의 과열로 인한 모듈의 신뢰성 저하의 우려가 있었다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 창안된 본 발명의 목적은, RF AMP 모듈에 포함된 각각의 RF AMP BOARD 들의 입출력 신호 연결선 및 전력 배선을 균일하고 짧게 배분하여 양호한 고주파 특성을 얻고, 모듈 자체의 면적과 부피를 감소시켜 대전력용으로 사용되기에 적합한 규격을 가지며, 모듈에 포함되는 출력 트랜스 등을 원할하게 냉각시켜 증폭기의 신뢰성을 향상시키는 RF AMP MODULE 의 구성을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 1개 또는 1개 이상으로 그룹화된 RF FET BOARD 들을 쌍으로 구성하고, 상기 그룹화된 RF FET BOARD 쌍들을 PUSH-PULL 증폭방식으로 결선하고, 상기 그룹화된 RF FET BOARD 쌍들을 적어도 2 각 이상의 구조를 가진 수냉식 방열기에 환형으로 부착하고, 상기 수냉식 방열기의 냉각수 수로의 중심부에 출력 트랜스를 배치하고, 상기 출력 트랜스와 상기 냉각수 수로의 사이에 방열 고체물질을 충진하여 상기 출력 트랜스에서 발생하는 열을 냉각수로서 배출시킨 구성을 특징으로 하는 다각 입체형 RF AMP MODULE 의 구성을 특징으로 한다.

또한, 1개의 FET의 쌍 또는 적어도 2개 이상의 FET 가 병렬 연결된 FET 군을 쌍으로 구성하고, 상기 FET의 쌍 또는 상기 FET의 군을 PUSH-PULL 증폭방식으로 결선하고 이에 입출력 트랜스를 부가시킨 RF AMP BOARD 를 적어도 2 개 이상 형성하고, 상기 RF AMP BOARD 들을 적어도 2 각 이상의 구조를 가진 수냉식 방열기에 환형으로 부착하고, 상기 수냉식 방열기 출력측의 단면에는 상기 출력 트랜스를 열적으로 취부시키고, 상기 수냉식 방열기의 중심공간 내부에 COMBINER 를 부설하고, 상기 COMBINER 와 상기 수냉식 방열기에 사이에 방열고체물질을 충진하여 COMBINER에서 발생하는 열을 냉각수로 배출시킨 구성을 특징으로 하는 다각 입체형 RF AMP MODULE 의 구성을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 실시예의 RF 엠프 모듈의 구성을 상세하게 설명한다.

본 발명의 다각 입체형 RF AMP MODULE 구성은 도 1 및 도 2 의 두가지의 실시예로 구분될 수 있다.

도 1 에 도시된 실시예의 RF AMP 모듈(1)의 구성은 FET 1개(한 Package 안에 2개의 FET 소자가 실장된 것을 사용하거나 독립된 Package 의 FET 소자를 2 개 이상 병렬 연결 가능)가 실장된 4 개의 RF FET BOARD(10)를 병렬 결선하여 그룹화하고, 그룹화된 2 개의 RF FET BOARD 들을 PUSH-PULL 증폭방식으로 결선한 것이다.

상기 RF FET BOARD(10)가 총 8 개이므로 다각 입체형 RF AMP MODULE(1)이 8각 형태로 구성되나, 요구되는 RF 출력의 용량에 따라 RF FET BOARD 수가 정해지므로 소요되는 수냉식 방열기의 각도수도 증감될 수 있다. 바람직하게는 이러한 실시예는 2.5[Kw]정도의 다각 입체형 RF AMP MODULE 구성에 적합하고, 이것을 4개로 병렬 운전하여 총10[Kw] 고주파 발생기를 만드는데 이용될 수 있다.

도 2 에 도시된 실시예의 RF AMP 모듈(2)의 구성은 RF AMP 보드(20)군으로 구성된 것으로서, FET 2 개(한 Package 안에 2개의 FET소자가 실장된 것을 사용하거나 독립된 Package 의 FET 소자를 2개 이상 병렬 연결 가능)와 여기에 각각의 입력 트랜스(TRANS) 및 출력 트랜스를 부가한 RF AMP BOARD(20) 4 개를 가지고 PUSH-PULL 증폭 방식으로 결선한 다각 입체형 RF AMP MODULE(2)이다.

상기 RF AMP BOARD(20)의 출력 트랜스(40)는 RF AMP BOARD(20)와는 분리시켜 수냉식 방열기의 방열판에 직접 부착하여 열적 결합시킨다. 이 경우 상기 RF AMP BOARD(20)가 4 개로 구성되므로, 본 발명 실시예의 다각 입체형 RF AMP MODULE(2) 은 4 각 형태로 구성되나, 요구되는 RF 출력의 용량에 따라 RF AMP BOARD 수가 정해지므로 소요되는 수냉식 방열기의 각도수도 증감될 수 있다. 바람직하게는 이러한 실시예는 5[Kw]정도의 다각 입체형 RF AMP MODULE 구성에 적합하고 이것을 4 개로 병렬 운전하여 총20[Kw] 고주파 발생기를 만드는데 이용될 수 있다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명의 다각 입체형 RF AMP MODULE 이 부설되는 수냉식 방열기의 필요 각수는 병렬 연결되는 상기 RF FET BOARD 및 상기 RF AMP BOARD 의 갯수에 따라 적어도 2 각 이상으로부터 증가시킬 수 있으나, 바람 직하게는 4 각 내지 8 각이 좋다.

도 3 은 도 1 및 도 2 에서 설명된 본 발명 다각 입체형 RF AMP 모듈들을 병렬로 연결한 증폭기의 실시예의 블럭도이다. 도 1 및 도 2 에 도시된 회로로서 구성된 다각 입체형 RF AMP MODULE (1,2) 4 개를 병렬로 연결한 RF 증폭단을 구성하고, 상기 RF 증폭단의 입력측에는 스플리터(50, SPLITTER)로서 RF 입력 신호를 분배하여 4개의 다각 입체형 RF AMP MODULE (1,2)의 입력 측에 각각 전달하고, 상기 RF 증폭단의 출력측에는 상기 4 개의 다각 입체형 RF AMP MODULE(1,2)로부터 출력되는 증폭된 RF 출력 신호를 합성하는 콤바이너(60,COMBINER)를 결선함으로써, 단일한 다각 입체형 RF AMP MODULE 출력의 4배에 해당하는 RF 출력을 얻을수 있도록 한 것이다. 상기 RF 증폭단에 포함되는 다각 입체형 RF AMP MODULE(1,2)의 갯수는 고주파 최종 RF 증폭기의 용량에 따라서 증감될 수 있다.

도 4 는 도 1 에 설명된 바와 같은 RF FET BOARD(10)를 사용한 본 발명 실시예의 다각 입체형 RF AMP MODULE(1)을 수냉식 방열기를 사용하여 실장시킨 출력측의 평면도이다.

도 4 를 참조하면, 8 각형 기둥형의 동 및 알루미늄 재질로 이루어진 수냉식 방열기(100)의 외측(111)에 RF FET BOARD(10) 8 개가 상기 수냉식 방열기의 냉각수 수로(130)의 중심부에 부설된 출력 트랜스(40)로부터 환형으로 배치된다. 이러한 구성 방식은 상기 RF FET BOARD(10)들의 출력 단자와 상기 출력 트랜스(40)의 연결 단자와의 연결 거리가 균등하게 이루어지므로 각각의 RF FET BORAD(10)들의 출력이 균등하게 출력 트랜스(40)로 전달될 수 있는 잇점을 가진다.

또한, 수냉식 방열기(100)의 내측에는 냉각수 입구(131) 및 냉각수 출구(132)를 가진 냉각수 수로(130)가 환형으로 형성되고, 상기 출력 트랜스(40)는 상기 냉각수 수로(130)의 중심부에 배치되고, 상기 출력 트랜스(40)와 상기 냉각수 수로(130)의 사이에는 방열 고체물질(140)이 충진되어, 상기 출력 트랜스(40)로부터 발생하는 열을 냉각수로 배출시킨다.

한편, 상기 본 발명 실시예의 RF AMP MODULE(1)의 입력측의 회로는 상기 수냉식 방열기(100)의 출력측의 반대편에 배치되고, 방열기에 열적으로 결합하지 않는 입력 트랜스(미도시)와 통상의 소자들이 환형으로 구성된 인쇄 회로기판이 부착된다. 입력측의 회로는 통상의 RF 입력 회로로서 구성되므로 그 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

도 5 는 도 2 에 설명된 바와 같은 RF AMP BOARD(20)를 사용한 본 발명 실시예의 다각 입체형 RF AMP MODULE(2)을 수냉식 방열기(100)를 사용하여 실장시킨 출력측의 평면도이다. 도 4 와 동일한 부분은 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.

도 5 를 참조하면, 4 각 기둥형의 동 및 알루미늄 재질로 수냉식 방열기(100)의 외측에 RF AMP BOARD(20) 4개가 상기 수냉식 방열기(100)의 냉각수 수로(130)의 중심부에 부설된 콤바이너(60)로부터 환형으로 배치된다. 이러한 구성 방식은 도 4 의 RF FET BOARD(10)들이 사용된 실시예와 유사한 방법으로, RF AMP BOARD(20)들에 연결된 출력 트랜스(40)에서 CONBINER(60)로의 연결 거리가 균등하게 이루어지므로 각각의 RF AMP BOARD(20)들의 출력이 균등하게 저손실로 CONBINER (60)로 전달될 수 있는 잇점을 가진다.

또한, 수냉식 방열기(100)의 내측에는 냉각수 입구(131)와 냉각수 출구(132)를 가진 냉각수 수로(130)가 환형으로 형성되고, 각각의 출력 트랜스(40)들은 상기 수냉식 방열기(100)의 각각의 면(111)에 열적으로 결합되고, 콤바이너(60)는 상기 냉각수 수로(130)의 내부에 배치되고, 상기 콤바이너(60)와 상기 수냉식 방열기(100) 사이에는 방열 고체물질(140)이 충진되어 상기 콤바이너(60)에서 발생하는 열을 냉각수로 배출시킨다.

한편, 상기 본 발명 실시예의 RF AMP MODULE(2)의 입력측의 회로는 상기 수냉식 방열기의 출력측의 반대편에 배치되고, 방열기에 열적으로 결합하지 않는 스플리터(SPLITTER, 미도시)와 통상의 소자들이 환형으로 구성된 인쇄 회로기판이 부착된다. 입력측의 회로는 통상의 RF 입력 회로로서 구성되므로, 그 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명 RF AMP MODULE 의 효과는 RF AMP MODULE 의 동작시 열이 발생되는 모든 부품 소자들이 다각형의 수냉식 방열기에 열적으로 결합되어 냉각되므로, 외기의 온도 상승에 따른 모듈의 신뢰도 저하를 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명 RF AMP MODULE 을 구성하는 각각의 RF FET BOARD 또는 RF AMP BOARD 들이 출력 트랜스로 또는 컴바이너로부터 동일한 거리로서 이격되어 환형으로 배치됨으로써, 배선의 길이가 각각 균등하여지고, 배선 길이도 짧게 형성할 수 있어 주파수 간섭을 최소화한 양호한 고주파 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명 RF AMP MODULE 을 구성하는 모든 부품들이 다각형으로 입체화 됨으로써 모듈 자체의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 독립된 부품으로서 양산되므로 RF 증폭기의 조립 및 사후 정비가 용이한 효과가 있다.

Claims

1개 또는 복수개의 RF FET BOARD 를 그룹화한 RF FET BOARD 그룹을 형성하고,

상기 RF FET BOARD 그룹을 쌍으로 구성하고,

상기 RF FET BOARD 그룹의 쌍을 PUSH-PULL 증폭 방식으로 결선하고,

상기 RF FET BOARD 그룹의 쌍을 다각형의 구조를 가진 수냉식 방열기에 환형으로 부착하고,

상기 수냉식 방열기의 냉각수 수로의 중심부에 출력 트랜스를 배치하고,

상기 출력 트랜스와 상기 냉각수수로의 사이에 방열 고체물질을 충진하여 상기 출력 트랜스에서 발생하는 열을 냉각수로서 배출시킨 구성을 특징으로 하는 다각 입체형 RF 엠프 모듈.

1 개의 FET의 쌍 또는 복수개의 FET 가 병렬 연결된 FET 군을 쌍으로 구성하고,

상기 FET의 쌍 또는 상기 FET의 군을 PUSH-PULL 증폭방식으로 결선하고 이에 입출력 트랜스를 부가시킨 RF AMP BOARD 를 복수개 형성하고,

상기 RF AMP BOARD 들을 다각형의 구조를 가진 수냉식 방열기에 환형으로 부착하고,

상기 수냉식 방열기 출력측의 단면에는 상기 출력 트랜스를 열적으로 취부시키고,

상기 수냉식 방열기의 중심공간 내부에 콤바이너(COMBINER)를 부설하고,

상기 콤바이너(COMBINER)와 상기 수냉식 방열기에 사이에 방열고체물질을 충진하여 콤바이너(COMBINER)에서 발생하는 열을 냉각수로 배출시킨 구성을 특징으로 하는 다각 입체형 RF 엠프 모듈.