KR101187362B1 - Corona Free Diplexer for Launcher Space Applications - Google Patents
Corona Free Diplexer for Launcher Space Applications Download PDFInfo
- Publication number
- KR101187362B1 KR101187362B1 KR1020100130833A KR20100130833A KR101187362B1 KR 101187362 B1 KR101187362 B1 KR 101187362B1 KR 1020100130833 A KR1020100130833 A KR 1020100130833A KR 20100130833 A KR20100130833 A KR 20100130833A KR 101187362 B1 KR101187362 B1 KR 101187362B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- base plate
- diplexer
- vacuum
- present
- high power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/207—Hollow waveguide filters
- H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
- H01P1/2084—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with dielectric resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/205—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
- H01P1/2056—Comb filters or interdigital filters with metallised resonator holes in a dielectric block
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
- H01P1/2138—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using hollow waveguide filters
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
본 발명은 발사체, 로켓 등에 탑재되어 우주환경, 특히 진공환경으로의 적용을 위한 고출력 다이플렉서(diplexer) 등의 고주파 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고출력과 낮은 압력하에서 도파관 또는 캐비티형(cavity) RF 필터 내부 공진기의 인접 금속 간격에서 코로나 방전(또는 가스 방전)에 의한 절연 파괴 현상을 방지하기 위해서 내부 압력을 대기압 상태로 유지하기 위한 다이플렉서의 기밀(sealing) 구조에 관한 것이다.
본 발명은 우주 환경으로의 발사체 및 로켓 탑재용으로 적합한 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터에 적용될 수 있는 진공 기밀(sealing)에 관한 것으로서, 상기 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터 구조의 기구물을 구성하는 하우징 형상의 베이스 플레이트 상단부에 위치되는 복수의 주파수 튜닝(tuning) 및 기구물 고정용 스크류의 공기 리크(leak) 부위를 덮어주는 외장 커버(cover)와, 상기 베이스 플레이트가 상기 외장 커버와 접하는 면에 구비되는 홈(groove)에 끼워지는 카스켓 형태의 오링(O-ring)과, 상기 오링의 표면에 도포된 진공 그리스(vacuum grease)와, 상기 베이스 플레이트의 측면에 구비되는 기밀 구조의 입력 커넥터 및 출력 커넥터 및 상기 베이스 플레이트의 내부 바닥면에 구비된 공진바 고정하는 볼트가 끼워지는 나사홈을 포함하는 기밀 구조를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency filter such as a high power diplexer mounted on a projectile, a rocket, etc., for application to a space environment, particularly a vacuum environment. More specifically, the present invention relates to a waveguide or cavity type under high power and low pressure. The present invention relates to a sealing structure of a diplexer for maintaining an internal pressure at atmospheric pressure to prevent dielectric breakdown caused by corona discharge (or gas discharge) in an adjacent metal space of an RF filter internal resonator.
The present invention relates to a vacuum sealing that can be applied to a high power diplexer or a high frequency filter suitable for mounting a projectile to a space environment and a rocket, and has a housing shape constituting a mechanism of the high power diplexer or a high frequency filter structure. An outer cover covering a plurality of air leakage portions of a plurality of frequency tuning and device fixing screws positioned at an upper end of the base plate, and a groove provided on a surface of the base plate in contact with the outer cover. an o-ring in the form of a gasket fitted to a groove, a vacuum grease applied to the surface of the o-ring, an airtight input connector and an output connector provided on the side of the base plate, and An airtight structure including a screw groove into which a bolt for fixing a resonance bar provided on an inner bottom surface of the base plate is fitted; to provide.
Description
본 발명은 발사체, 로켓 등에 탑재되어 우주환경, 특히 진공환경으로의 적용을 위한 고출력 다이플렉서(diplexer) 등의 고주파 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고출력과 낮은 압력하에서 도파관 또는 캐비티형(cavity) RF 필터 내부 공진기의 인접 금속 간격에서 코로나 방전(또는 가스 방전)에 의한 절연 파괴 현상을 방지하기 위해서 내부 압력을 대기압 상태로 유지하기 위한 다이플렉서의 기밀(sealing) 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency filter such as a high power diplexer mounted on a projectile, a rocket, etc., for application to a space environment, in particular, a vacuum environment. The present invention relates to a sealing structure of a diplexer for maintaining an internal pressure at atmospheric pressure to prevent dielectric breakdown caused by corona discharge (or gas discharge) in an adjacent metal space of an RF filter internal resonator.
일반 대기 환경과는 달리 진공 환경에서 고출력을 사용하는 마이크로웨이브(microwave) 장치는 공기의 절연 효과가 파괴되어 인접한 금속 간극 사이에 코로나 방전(corona discharge)이나 멀티팩터(multipactor)의 발생으로 성능 열화나 극단적으로는 장치의 파손(breakdown)까지 발생될 수 있다. 코로나 방전은 발사체 등의 비행체가 상승하는 과정에서 장치 내부의 압력이 수 토르(torr) 정도의 임계값(critical pressure)에 도달하였을 때 발생하며 이는 보통 30?40km 고도에 해당된다. 가스 방전(gas discharge)이라고도 하며 국부적으로 강한 전기장에 의해서 자유전자가 중성상태인 가스 분자와 충돌하여 이온화(ionization)되어서 전자의 발생이 급격하게 증가되어 절연이 파괴되는 현상이다. Unlike general atmospheric environments, microwave devices that use high power in a vacuum environment are deteriorated in performance due to the generation of corona discharge or multipactor between adjacent metal gaps because the insulation effect of air is destroyed. Extremely up to breakdown of the device can occur. Corona discharges occur when the pressure inside the device reaches a critical pressure of several torrs during the ascending of a vehicle such as a projectile. This usually corresponds to an altitude of 30-40 km. Also called gas discharge, a phenomenon in which free electrons collide with ionized gas molecules by ionization due to a locally strong electric field, resulting in a rapid increase in the generation of electrons, resulting in breakdown of insulation.
이에 반해 멀티팩터는 보통 10-5 torr 이하의 고진공(표준대기압으로 환산시 200km 이상의 고도)에서 발생되며 강한 전기장에 의해서 가속화된 자유전자가 인접한 금속면에 충돌하여 금속으로부터 제 2전자(secondary electron)가 방출되고 이것은 다시 가속화되어 반대편 금속면에 충돌하며 공진 조건에 의해서 전자의 수가 급속도록 누적되어지는 전자사태(electron avalanche)를 일으키는 현상이다. 상기 2가지 현상은 (+)와 (-) 전위를 갖는 금속면의 간극(gap), 사용주파수(frequency), RF 전력(power), 진공도(압력) 등에 의존하며 이중 어느 하나의 조건에 만족하지 않는다면 발생되지 않는다. 참고문헌("Power Microwave Filter Free of Multipactor Effects", Marti Gombau et al, WO 03/021711)의 그림 1에서와 같이 코로나 방전을 일으키는 RF 문턱 전력(threshold power)은 멀티팩터 영역에 비해서 더 민감하며 이에 따라 저진공 구간의 시험으로 코로나 방전이 발생하지 않는다면 멀티팩터에 대해서도 안전하다고 예상할 수 있다.Multifactors, on the other hand, are usually produced at high vacuums of less than 10 -5 torr (200 km or more in terms of standard atmospheric pressure), and free electrons accelerated by strong electric fields collide with adjacent metal surfaces, resulting in secondary electrons from the metal. Is released, which is accelerated again and impinges on the opposite metal plane, causing an electron avalanche that rapidly accumulates the number of electrons due to resonance conditions. The two phenomena depend on the gap, frequency of use, RF power, and vacuum (pressure) of the metal surface having positive and negative potentials, and do not satisfy any one of these conditions. If it doesn't, it won't happen. As shown in Figure 1 of the reference ("Power Microwave Filter Free of Multipactor Effects", Marti Gombau et al, WO 03/021711), the RF threshold power that causes corona discharge is more sensitive and therefore more sensitive than the multifactor region. Therefore, it can be expected to be safe for multi-factors if the corona discharge does not occur in the low vacuum test.
일반적으로 발사(lift off) 초기부터 전원을 인가하지 않고 궤도에 안착 후 전원을 켜게 되는 위성체 부품은 주로 고진공의 관점인 멀티팩터가 주요한 고려요소이다. 이러한 경우는 충분한 크기의 벤트 홀(vent hole)을 설계하여 장치 내부를 빠르게 외부의 대기 압력과 동일하게 유지함과 동시에 장치 내에서 발생된 가스의 배출을 원활하게 함으로써 동작 시점에는 고진공 조건에 있게 하여 코로나 영역을 벗어나게 되며 멀티팩터 영역의 임계값을 충족시키지 않도록 인접 금속면의 간극을 멀리 떨어뜨려서 필터를 설계하게 된다. 그러나 사용 RF 전력이 점점 증가되는 경우에는 삽입손실(insertion loss), 감쇠특성(attenuation), 격리도(isolation) 등 필터에 요구되는 전기적 성능 규격을 만족하기 위한 설계 가능한 디멘젼(dimension)의 제한성도 대폭 증가되며 전기적 성능의 완화와의 절충(trade-off)이 필요할 수도 있다. 아울러 탑재장치의 특성상 무게, 크기 등의 제한성도 마이크로웨이브 필터 설계의 어려움을 가중시킨다.In general, multi-factor, which is a high-vacuum point of view, is a satellite component that is turned on after being placed in orbit without applying power from the beginning of lift off. In this case, a vent hole of sufficient size is designed to quickly maintain the inside of the device at the same atmospheric pressure as well as to smoothly discharge the gas generated in the device, thereby maintaining a high vacuum condition at the time of operation. The filter is designed by leaving the gap between adjacent metal faces away from the region and not meeting the threshold of the multi-factor region. However, if the RF power used is gradually increased, the limit of designable dimensions to meet the electrical performance specifications required for the filter, such as insertion loss, attenuation, and isolation, is also greatly increased. Increasingly, trade-offs with loosening of electrical performance may be required. In addition, due to the nature of the mounting device, the limitations of weight and size also add to the difficulty of the microwave filter design.
발사체에 있어서는 발사 직전부터 전자장치에 전원이 인가되어 임무 목표인 위성을 정상 궤도에 투입할 때까지 지속적으로 동작이 이루어진다. 결국, 전술된 참고문헌의 그림 1의 압력 전(全)구간을 겪는다고 할 수 있다. 따라서 코로나 방전과 멀티팩터의 2가지 영역을 모두 지나게 되므로 RF 전력 핸들링(power handling)에 있어서는 코로나 방전에 더 지배적이므로 위성체 부품보다 열악한 조건이라고 할 수 있다. 그러므로 보다 RF 전력 마진(power margin)이 있는 필터 설계를 위해서는 위성체용에 비해서 설계 파라미터의 제한성이 한층 증가되므로 설계의 어려움이 가중된다.In the projectile, power is supplied to the electronic device immediately before launch, and the operation continues until the satellite, which is the mission target, is put into normal orbit. As a result, it can be said that the entire pressure section in Fig. 1 of the above-mentioned reference is experienced. As a result, they cross both areas of corona discharge and multi-factor, and thus are more inferior to satellite components because they are more dominant in corona discharge in RF power handling. Therefore, for filter designs with more RF power margins, the design parameters are more limited than for satellites, which increases the design difficulty.
특히, 장거리 비행에서 나은 링크 마진을 확보하기 위한 발사체로의 적용에 있어서는 삽입 손실의 설계 파라미터에 영향을 주지 않는 것이 유리하며 이를 위해서는 고출력용 다이플렉서의 코로나 방전을 효과적으로 방지하기 위한 기밀(sealing) 방법이 효과적이며 이러한 방법이 제안되고 있다.In particular, it is advantageous not to affect the design parameters of insertion loss in the application to the projectile to ensure a good link margin in long-distance flight, and for this purpose, sealing to effectively prevent corona discharge of high power diplexer The method is effective and this method is proposed.
종래의 제한된 방법으로는 용접 밀폐(hermetic sealing) 기법을 사용하며 특히 레이저 용접(laser welding)으로 기구물을 완전 밀봉하는 방법으로 S-밴드 다이플렉서가 제작되기도 하였다[참고문헌: "S-band High Power Corona and Multipactor Free Diplexer", Daganzo A.I., Marti S. et al, TTC 2001]. 이러한 기법은 밀폐 유지를 위해 보다 견고한 방법이므로 위성체로의 적용도 가능하기는 하나 작업시에 완제품의 장치 내부에 영향을 주지 않아야 하며 접합면의 재질, 용접할 부위의 형상, 열문제, 장치의 변형 등의 문제를 고려하여 적절하게 시공되어야 하는 어려움이 있다.In the conventional limited method, a hermetic sealing technique is used. In particular, an S-band diplexer has been manufactured by completely sealing an apparatus by laser welding. [Reference: "S-band High Power Corona and Multipactor Free Diplexer ", Daganzo AI, Marti S. et al, TTC 2001]. This technique is a more robust method to maintain hermeticity, so it can be applied to satellites, but it should not affect the interior of the finished product during operation, and should not affect the material of the joint surface, the shape of the welded area, heat problems, or deformation of the device. In consideration of such problems, there is a difficulty to be properly constructed.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 우주 진공환경에서 코로나 방전 및 멀티팩터로 열화될 수 있는 고출력 다이플렉서 등의 고주파 필터에 대해서 비행 임무시간이 비교적 짧은 발사체 및 로켓 등에 적용 가능한 구조로, 용접 밀폐(hermetic sealing) 구조를 적용하지 않고도 가스켓 타입인 오링(O-ring)을 사용함으로써 효과적인 기밀 구조를 제공하여 장치 외부가 고진공 상태인 10-5 torr 이하의 외부 압력에 대해서도 장치 내부를 대기압으로 유지하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and can be applied to a projectile and a rocket having a relatively short flight mission time for a high frequency filter such as a high power diplexer that can be degraded by corona discharge and multifactor in a space vacuum environment. The structure provides an effective airtight structure by using the gasket type O-ring without applying a hermetic sealing structure, so that the inside of the device can be used for external pressures of 10 -5 torr or less where the outside of the device is high vacuum. Aims to maintain the pressure at atmospheric pressure.
본 발명은 우주 환경으로의 발사체 및 로켓 탑재용으로 적합한 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터에 적용될 수 있는 진공 기밀(sealing)에 관한 것으로서, 상기 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터 구조의 기구물을 구성하는 하우징 형상의 베이스 플레이트 상단부에 위치되는 복수의 주파수 튜닝(tuning) 및 기구물 고정용 스크류의 공기 리크(leak) 부위를 덮어주는 외장 커버(cover)와, 상기 베이스 플레이트가 상기 외장 커버와 접하는 면에 구비되는 홈(groove)에 끼워지는 카스켓 형태의 오링(O-ring)과, 상기 오링의 표면에 도포된 진공 그리스(vacuum grease)와, 상기 베이스 플레이트의 측면에 구비되는 기밀 구조의 입력 커넥터 및 출력 커넥터 및 상기 베이스 플레이트의 내부 바닥면에 구비된 공진바를 고정하는 볼트가 끼워지는 나사홈을 포함하는 기밀 구조를 제공한다.The present invention relates to a vacuum sealing that can be applied to a high power diplexer or a high frequency filter suitable for mounting a projectile to a space environment and a rocket, and has a housing shape constituting a mechanism of the high power diplexer or a high frequency filter structure. An outer cover covering a plurality of air leakage portions of a plurality of frequency tuning and device fixing screws positioned at an upper end of the base plate, and a groove provided on a surface of the base plate in contact with the outer cover. an o-ring in the form of a gasket fitted to a groove, a vacuum grease applied to the surface of the o-ring, an airtight input connector and an output connector provided on the side of the base plate, and An airtight structure including a screw groove into which a bolt for fixing the resonance bar provided on the inner bottom surface of the base plate is fitted. To provide.
여기서, 상기 베이스 플레이트의 상단부와 상기 외장 커버의 사이에는, 기밀용 실리콘 몰딩 도포가 추가된 것을 특징으로 한다.Here, the airtight silicone molding coating is added between the upper end of the base plate and the exterior cover.
또한, 상기 베이스 플레이트의 상단에는 튜닝 스크류가 구비되어 필터의 재튜닝이 가능한 것을 특징으로 한다.
In addition, the upper end of the base plate is provided with a tuning screw is characterized in that the filter can be retuned.
본 발명에 따른 발사체 및 로켓의 탑재용으로 적합한 다이플렉서 및 고주파 필터는 다음과 같은 효과를 제공한다.A diplexer and a high frequency filter suitable for mounting a projectile and a rocket according to the present invention provide the following effects.
첫째, 우주환경으로 특히, 진공환경으로의 적용을 위해서 코로나 방전 및 멀티팩터의 영향이 없는 고출력용 필터의 기밀 구조가 가능하다.First, the airtight structure of the high power filter without the influence of corona discharge and multi-factor is possible for the application to the space environment, in particular to the vacuum environment.
둘째, 상기의 기밀 구조를 적용시에는 상기 언급된 방전을 억제하기 위한 방법으로 유전체 삽입이나 금속 최소 이격 간격 등의 설계 변수(parameter)에 영향을 줄 수 있는 요소의 제한성 없이 기본적인 필터 설계 방법을 그대로 유지함으로 인해 전기적 성능과 마진이 충족되므로 방전 방지를 위한 전기적 요구 성능의 절충을 고려하지 않아도 된다.Second, when the above airtight structure is applied, the basic filter design method is applied without limiting the factors that may affect the design parameters such as dielectric insertion or metal minimum separation distance as a method for suppressing the discharge mentioned above. This maintains electrical performance and margin, eliminating the trade-off of electrical performance requirements for discharge protection.
셋째, 상기의 방전을 방지하기 위해서 필터 내부 구조의 변경이 아닌 외부 기밀 구조를 사용하므로 필터에 인가되는 RF 전력의 증가에 상관없이 금속 이격 간격을 조정하지 않아도 되므로 동일한 구조를 유지할 수 있다. 즉, 필터 내부압은 대기압과 동일한 조건을 가지므로 진공도에 따른 RF 전력 핸들링 변화가 없어진다.Third, since the external hermetic structure is used instead of changing the internal structure of the filter in order to prevent the discharge, the same structure can be maintained because the metal separation interval is not adjusted regardless of the increase in the RF power applied to the filter. That is, since the filter internal pressure has the same condition as the atmospheric pressure, there is no change in the RF power handling according to the degree of vacuum.
넷째, 상기 필터에 실리콘 몰딩을 처리하지 않는 형태의 기밀구조로 실시시에는 내장 커버의 분해 및 튜닝 스크류로의 접근이 쉽게 가능하므로 기존의 용접 밀폐 기법에서는 시행할 수 없었던 완제품 후 장시간 사용 후에 필터의 재튜닝이 가능하며 필터 내부 고장시 수리를 용이하게 한다.Fourth, when the filter is airtight without the silicone molding, the built-in cover can be easily disassembled and accessible to the tuning screw. Retuning is possible and facilitates repair in case of internal filter failure.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고출력 고주파 필터의 진공 기밀구조의 단면도이고,
도 2는 본 발명을 적용하지 않은 구조의 진공시험시에 코로나 방전에 의해서 파손된 S-밴드 다이플렉서의 두껑 및 공진부 사진이며,
도 3a는 본 발명의 일실시예로서 구현된 전력분배기가 내장된 S-밴드 다이플렉서의 구성도이고,
도 3b는 도 3a의 구성을 구현품으로 재현한 사진이며,
도 4는 발사체용 다이플렉서의 제작 및 시험 순서도이다.1 is a cross-sectional view of a vacuum tight structure of a high power high frequency filter according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a photograph of the lid and resonator of the S-band diplexer damaged by corona discharge during the vacuum test of the structure not applied to the present invention,
Figure 3a is a block diagram of an S-band diplexer with a power divider implemented as an embodiment of the present invention,
3B is a photograph reproduced with an implementation of the configuration of FIG. 3A,
4 is a manufacturing and testing flowchart of the diplexer for the projectile.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in this specification and claims should not be construed in a common or dictionary sense, and the inventors will be required to properly define the concepts of terms in order to best describe their invention. Based on the principle that it can, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that there may be water and variations.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고출력 고주파 필터의 진공 기밀구조의 단면도이고, 도 2는 본 발명을 적용하지 않은 구조의 진공시험시에 코로나 방전에 의해서 파손된 S-밴드 다이플렉서의 두껑 및 공진부 사진이며, 도 3a는 본 발명의 일실시예로서 구현된 전력분배기가 내장된 S-밴드 다이플렉서의 구성도이고, 도 3b는 도 3a의 구성을 구현품으로 재현한 사진이며, 도 4는 발사체용 다이플렉서의 제작 및 시험 순서도이다.1 is a cross-sectional view of a vacuum hermetic structure of a high power high frequency filter according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a S-band diplexer damaged by corona discharge during the vacuum test of the structure not applied to the present invention 3A is a schematic diagram of an S-band diplexer with a power divider implemented as an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a photograph reproducing the configuration of FIG. 4 is a manufacturing and testing flowchart of the diplexer for the projectile.
도 1에서 보듯이, 본 발명은 우주 환경으로의 발사체 및 로켓 탑재용으로 적합한 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터에 적용될 수 있는 진공 기밀(sealing)에 관한 것으로서, 베이스 플레이트(110), 외장 커버(310), 오링(312), 진공 그리스(미도시), 입출력 커넥터(210)(211), 나사홈(118)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the present invention relates to a vacuum sealing that can be applied to a high power diplexer or a high frequency filter suitable for mounting a projectile to a space environment and a rocket, and includes a
즉, 본 발명은 상기 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터 구조(100)의 기구물을 구성하는 하우징 형상의 베이스 플레이트(110) 상단부에 위치되는 복수의 주파수 튜닝(tuning)(115)(116)) 및 기구물 고정용 스크류(114)의 공기 리크(leak) 부위를 덮어주는 외장 커버(cover)(310)와, 상기 베이스 플레이트(110)가 상기 외장 커버(310)와 접하는 면에 구비되는 홈(groove)(119)에 끼워지는 카스켓 형태의 오링(O-ring)(312)과, 상기 오링(312)의 표면에 도포된 진공 그리스(vacuum grease)와, 상기 베이스 플레이트(110)의 측면에 구비되는 기밀 구조의 입력 커넥터(210) 및 출력 커넥터(211)와, 상기 베이스 플레이트(110)의 내부 바닥면에 구비된 공진바(111)를 고정하기 위한 스크류(112)가 끼워지는 나사홈(118)을 포함하여 구성된다.That is, the present invention includes a plurality of
물론, 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에는 1차적으로 하우징 형상의 베이스 플레이트(110)의 기밀을 위해 내부커버(117)가 덮여 있으며, 이 상부로 추가적인 기밀을 위해 외장커버(310)가 덮히게 된다.Of course, the upper part of the
아울러, 상기 베이스 플레이트(110)의 상단부와 상기 외장 커버(310)의 사이에는 기밀용 실리콘 몰딩(410) 도포가 추가될 수 있다. 여기서, 실리콘 몰딩(410)은 상기 방법에 진공 기밀을 보다 확고하게 하기 위한 방안으로 추가 실시될 수 있으며 각종 스크류 사이의 리크(leak) 공간을 없앰으로써 필터 내부 공간을 대기압으로 일정하게 유지하는데 더 유리하다.In addition, the
여기서, 상기 외장커버(310)를 베이스 플레이트(110)에 고정하기 위해서 고정 스크류(311)가 활용될 수 있는데, 상기 고정 스크류(311)는 토크(torque)가 가능한 육각 형태가 바람직하며 외장 커버(310)와 베이스 플레이트(110)의 전면에 일정한 압착을 위해서 토크 렌치로 체결된다.Here, the fixing
또한, 상기 오링(312)은 일체형으로 제작되며 접합면의 점성을 향상시켜 공기 리크를 최소화하기 위해 진공 그리스(vacuum grease)를 전체적으로 도포하는 것이 바람직하다.In addition, the O-
그리고, 상기 RF 입출력 커넥터(210)(211)는 기밀 구조용으로 제공되는 상용품을 사용할 수 있다.In addition, the RF input /
상기 본래의 필터(100) 내부는 RF 신호의 커플링을 위해서 입력과 출력에 각각 커플링 루프(210)가 삽입되며, 각 단마다 공진바(111)와 공진바(111) 고정을 위한 스크류(112), 주파수 튜닝을 위한 튜닝 스크류(115)(116)의 통상적인 형태로 구성된다. 특히, 고정 스크류(112)는 필터 바닥면에서의 리크 구조를 없애기 위해서 필터 내부에서 체결되도록 나사홈(118)에 체결되며, 상기 나사홈(118)은 외부로 관통되지 않는 구조를 가진다.Inside the
또한, 본 발명은 방전 방지를 위해서 고주파 필터 내부에 간극 조정이나 절연체 삽입 방법을 사용하지 않음으로써 높은 입력 전력 레벨에 대해서도 설계 변수에 변화를 주지 않으므로 재설계가 불필요하다.In addition, the present invention does not change the design parameters even at a high input power level by using a gap adjustment or an insulator insertion method inside the high frequency filter in order to prevent discharge, and thus does not require redesign.
도 2는 본 발명을 적용하지 않은 본래의 필터 구조로 진공시험에서 20W S-밴드의 연속파(CW)가 인가되었을 때 25 torr 근방에서 코로나 방전에 의해서 파손된 다이플렉서의 사진을 나타내고 있다. 좌측 사진은 뚜껑 모습이며, 우측 사진은 공진바의 사진이다. 공진바와 튜닝 스크류 부분에서 코로나 방전에 의해 검게 그을어진 형상을 확인할 수 있다. 이러한 현상 발생시에 다이플렉서는 삽입손실이 증가(15dB 가량)되어지며 이는 우주 환경용으로 적용할 수 없음을 의미한다.FIG. 2 shows a photograph of a diplexer damaged by corona discharge near 25 torr when a continuous wave (CW) of 20W S-band is applied in a vacuum test without using the present invention. The picture on the left shows the lid, and the picture on the right shows the resonance bar. In the resonator bar and the tuning screw part, the shape blackened by corona discharge can be seen. When this happens, the diplexer has an increased insertion loss (around 15dB), which means that it cannot be used for space environments.
도 3a에서는 본 발명을 활용하여 발사체에 적용된 S-밴드 다이플렉서의 구성도로서 서로 다른 송신 주파수 대역을 합성하여 2개의 안테나로 급전하기 위해서 2분기 전력분배기가 내장된 구성이다. 이러한 구성을 통해서 부품(안테나 및 전력분배기) 및 케이블의 수량을 감소할 수 있으며 이로 인해 환경시험의 최소화 등 항공용으로의 효율성이 증대된다.In FIG. 3A, a configuration diagram of an S-band diplexer applied to a projectile using the present invention is a configuration in which a second branch power divider is built in order to feed two antennas by synthesizing different transmission frequency bands. This configuration reduces the number of components (antennas and power dividers) and cables, which increases efficiency for aviation, such as minimizing environmental testing.
여기서, 송신기1(TX1)과 송신기2(TX2)는 각기 다른 주파수 대역을 갖는 S-밴드 20W 송신기이며 다이플렉서 내부는 각각 TX1과 TX2의 주파수 경로에 대해 캐비티형(cavity) 대역통과필터로 구성되어진다. 발사체 적용을 위해서는 보다 높은 RF 링크 마진을 확보하기 위해서 낮은 삽입손실(insertion loss), 각각의 송신기 보호 및 상호변조를 억제하기 위해 입력포트간의 높은 격리도(isolation), 대역외(out-of-band) 잡음제거를 위한 높은 감쇠특성(attenuation) 등의 전기적 성능이 요구된다. 따라서 본 발명을 활용할 경우는 가급적 통상적으로 결정된 설계 변수(parameter)를 그대로 유지하여 금속 간극(gap)의 조정 작업을 수행하지 않아도 되므로 제작상 용이하다.Here, transmitter 1 (TX1) and transmitter 2 (TX2) are S-band 20W transmitters having different frequency bands, and the diplexer is configured as a cavity bandpass filter for the frequency paths of TX1 and TX2, respectively. It is done. For projectile applications, low insertion loss to ensure higher RF link margins, high isolation between input ports to prevent individual transmitter protection and intermodulation, and out-of-band ) Electrical performance such as high attenuation for noise cancellation is required. Therefore, in the case of utilizing the present invention, it is easy to manufacture since it is not necessary to perform the adjustment of the metal gap by maintaining the design parameter that is normally determined as possible.
도 3b에 의하면, 본 발명에서 제안된 방법으로 도 3a 구성도로 구현된 다이플렉서의 완제품으로 비행체 탑재 특성상 무게 절감을 위해서 모서리 부분이 파여진 형태를 갖는다. 삽입손실은 각 경로에 대해서 4.2dB(전력분배기에 의한 분배손실 3.2dB가 포함되므로 필터 자체로는 1dB)이며 TX1과 TX2의 격리도(isolation)는 최소 60dB이다. 전력분배기는 기판 위에 마이크로스트립(microstrip)의 윌킨슨 타입으로 구현되었으며 본 발명에 의한 구현품은 전력분배기의 인접한 선로(strip) 사이에서도 발생할 수 있는 진공 방전 가능성도 제거하는 효과도 제공한다.According to Figure 3b, in the proposed method of the present invention as a finished product of the diplexer implemented in the configuration shown in Figure 3a has a form in which the corner portion is dug to reduce the weight due to the aircraft mounting characteristics. The insertion loss is 4.2dB for each path (1dB for the filter itself, since 3.2dB of distribution loss is included by the power divider) and the isolation between TX1 and TX2 is at least 60dB. The power divider is implemented as a Wilkinson type of microstrip on the substrate and the implementation of the present invention also provides the effect of eliminating the possibility of vacuum discharges that may occur between adjacent strips of the power divider.
도 4에서는 본 발명의 구현품의 제작 및 시험순서도를 나타내며 기밀 작업을 수행하기 전에 주파수에 가장 민감한 온도에서 튜닝을 먼저 수행하게 되며 기밀 작업이 완료된 후에는 발사체로의 적용을 위한 온도, 진동/충격시험의 환경시험이 선행된 후 진공시험이 최종적으로 수행하여 완료된다. 본 구현품은 최소 10-5 torr 이하까지 진공챔버를 이용한 시험에서 방전이 없음이 확인되었다.Figure 4 shows the manufacturing and test flow chart of the implementation of the present invention, the tuning is performed first at the temperature most sensitive to the frequency before performing the airtight operation, the temperature, vibration / shock test for application to the projectile after the airtight operation is completed After the environmental test in advance, the vacuum test is finally completed and completed. This implementation has been found to be free of discharges in tests with vacuum chambers of at least 10 -5 torr or less.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 다이플렉서 또는 필터 장치 구조(100)에 따르면, 낮은 압력하의 우주 진공환경에서 장치 내부를 일정한 압력으로 유지하며 이에 따라 고출력 다이플렉서 등 고주파 필터 내부의 인접 금속 간격 부위에서의 코로나 방전 및 멀티팩터 등의 발생을 위한 압력 조건을 충족시키지 못하게 하였다. 특히, 외장 커버의 조립시에 용접 방법을 적용하지 않고 오링을 사용함으로써 제작의 용이성 및 사후 고장 수리나 튜닝이 가능할 수 있다.As described above, according to the diplexer or
또한, 본 발명에서 일실시예로서는 20W의 RF 신호를 인가하여 방전 발생 여부를 확인하는 진공시험을 수행하였지만 인가 전력레벨이 상압 시험시 문제가 되지 않는 정도까지의 더 높은 전력 레벨에 대해서도 발사체 및 로켓 우주환경으로의 적용이 가능하다.
In addition, in one embodiment of the present invention, a vacuum test was performed to determine whether a discharge occurred by applying an RF signal of 20 W, but the launch vehicle and the rocket space are also applied to a higher power level until the applied power level is not a problem in the atmospheric pressure test. Application to the environment is possible.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.
100 : 진공기밀용 필터 구조
110 : 베이스 플레이트(base plate)
111 : 공진바(resonant bar)
112 : 111의 고정 스크류
113 : 커플링 루프(coupling loop)
114 : 110과 117의 고정 스크류
115 : 튜닝 스크류
116 : 튜닝 스크류
117 : 내부 커버
118 : 나사홈
119 : 오링 홈
210 : 입력 커넥터
211 : 출력 커넥터
310 : 외장 커버
311 : 110과 310의 고정 스크류
312 : 오링(O-ring)
410 : 실리콘 몰딩 100: vacuum hermetic filter structure
110: base plate
111: resonant bar
112: 111 fixing screw
113: coupling loop
114: fixing screws for 110 and 117
115: tuning screw
116: tuning screw
117: inner cover
118: screw groove
119: O-Ring Groove
210: input connector
211: output connector
310: exterior cover
311: fixing screw of 110 and 310
312 O-ring
410: Silicone Molding
Claims (3)
상기 고출력 다이플렉서 또는 고주파 필터 구조의 기구물을 구성하는 하우징 형상의 베이스 플레이트 상단부에 위치되는 복수의 주파수 튜닝(tuning) 및 기구물 고정용 스크류의 공기 리크(leak) 부위를 덮어주는 외장 커버(cover);
상기 베이스 플레이트가 상기 외장 커버와 접하는 면에 구비되는 홈(groove)에 끼워지는 카스켓 형태의 오링(O-ring);
상기 오링의 표면에 도포된 진공 그리스(vacuum grease);
상기 베이스 플레이트의 측면에 구비되는 기밀 구조의 입력 커넥터 및 출력 커넥터; 및
상기 베이스 플레이트의 내부 바닥면에 구비된 공진바 고정하는 볼트가 끼워지는 나사홈;을 포함하되,
상기 베이스 플레이트의 상단부와 상기 외장 커버의 사이에는, 기밀용 실리콘 몰딩 도포가 추가된 것을 특징으로 하는 진공기밀용 필터 구조.A vacuum sealing that can be applied to high power diplexers or high frequency filters suitable for launch vehicles and rockets into space.
Exterior cover to cover the air leakage portion of the plurality of frequency tuning (tuning) and fixture fixing screw located on the upper end of the housing-shaped base plate constituting the instrument of the high power diplexer or high frequency filter structure ;
An o-ring in the form of a gasket fitted into a groove provided on a surface of the base plate in contact with the outer cover;
Vacuum grease applied to the surface of the O-ring;
An airtight input connector and an output connector provided on the side of the base plate; And
And a screw groove into which a bolt for fixing a resonance bar provided on an inner bottom surface of the base plate is fitted.
Between the upper end of the base plate and the outer cover, a hermetic silicone molding coating is added.
상기 베이스 플레이트의 상단에는 튜닝 스크류가 구비되어 필터의 재튜닝이 가능한 것을 특징으로 하는 진공기밀용 필터 구조.
The method of claim 1,
The upper end of the base plate is provided with a tuning screw is a vacuum pneumatic filter structure, characterized in that the filter can be retuned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100130833A KR101187362B1 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Corona Free Diplexer for Launcher Space Applications |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100130833A KR101187362B1 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Corona Free Diplexer for Launcher Space Applications |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120069327A KR20120069327A (en) | 2012-06-28 |
| KR101187362B1 true KR101187362B1 (en) | 2012-10-02 |
Family
ID=46687599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100130833A KR101187362B1 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Corona Free Diplexer for Launcher Space Applications |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101187362B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108886190B (en) * | 2016-02-05 | 2019-11-05 | 斯宾纳有限公司 | Testboard for the filter of RF signal and for measuring passive intermodulation PIM |
| KR102532985B1 (en) * | 2021-06-24 | 2023-05-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Magic t structure waveguide |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173420A (en) | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Kayaba Ind Co Ltd | Flat surface sealing mechanism, and plasma shielding seal |
| KR100915156B1 (en) * | 2005-09-30 | 2009-09-03 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | Flat panel display manufacturing machine |
-
2010
- 2010-12-20 KR KR1020100130833A patent/KR101187362B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100915156B1 (en) * | 2005-09-30 | 2009-09-03 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | Flat panel display manufacturing machine |
| JP2007173420A (en) | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Kayaba Ind Co Ltd | Flat surface sealing mechanism, and plasma shielding seal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120069327A (en) | 2012-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108666717B (en) | Non-contact low-passive intermodulation waveguide connection structure and design method | |
| US7570496B2 (en) | Electromagnetic interference shielding apparatus for signal transceiver | |
| JP6526345B1 (en) | Filter structure for PIM measurement | |
| JP6763430B2 (en) | Dielectric resonator and filter | |
| KR101187362B1 (en) | Corona Free Diplexer for Launcher Space Applications | |
| CN110085951B (en) | Substrate integrated low-passive intermodulation waveguide flange gasket | |
| US10763564B2 (en) | Cavity filter for low PIMD using hybrid cap bolt | |
| US20100214043A1 (en) | High Peak and Average Power-Capable Microwave Window for Rectangular Waveguide | |
| US9520630B2 (en) | Isolation devices that pass coupler output signals | |
| Singh et al. | Enhancing satellite communications: Temperature-compensated filters and their application in satellite technology | |
| KR101420044B1 (en) | Multi Mode Filter Capable of Tuning Transmission-Zero | |
| WO2011112038A2 (en) | Apparatus for generating electron beams, and method for manufacturing same | |
| EP3945628A1 (en) | Antenna assembly, test system and method of establishing a test system | |
| CN216872230U (en) | High-power filter suitable for low-pressure environment | |
| CN205028991U (en) | Transmitter radio frequency output device | |
| KR101054733B1 (en) | Antenna hat device for radio communication test of projectile | |
| CN106329044A (en) | Ku-waveband small cavity filter | |
| JPH11195903A (en) | Waveguide filter | |
| CN113437464B (en) | Double-waveguide/multi-waveguide channel structure working in W waveband and TR module | |
| Maiarelli et al. | Design of High Power Coaxial Filters for Satellite Antennas and Payloads | |
| CN105914433A (en) | Band-stop filter applied to broadband receiver | |
| Yoneda et al. | A GHz-band gasket-free electromagnetic shielding structure with built-in cascaded SIW resonators | |
| US20240048106A1 (en) | Radio frequency power amplifier module | |
| US20230283009A1 (en) | High-voltage electrical connector for the space sector | |
| CN201556686U (en) | Millimeter-wave filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150925 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |