KR101305246B1 - 접지홀을 구비한 위상가변기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접지홀을 구비한 위상가변기에 관한 것으로서, 입력신호를 분배하고 위상을 가변시키는 선로의 일부패턴이 일면에 형성되어 있고, 접지를 위한 접지홀이 형성되어 있는 고정기판; 및 기 고정기판의 일면과 절연막을 경계로 맞닿아 설치되고, 상기 고정기판에 형성된 패턴과 동적으로 커패시티브 커플링(capacitive coupling)되는 패턴이 형성되어 있어서, 상기 고정기판과 함께 상기 선로를 동적으로 형성하는 가변기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

접지홀을 구비한 위상가변기{A PHASE SHIFTER HAVING A GROUND-HOLE}

본 발명은 접지홀을 구비한 위상가변기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접지를 위한 접지홀을 고정기판에 형성하고, 고정기판의 접지면과 안테나 반사판을 절연플레이트로 이격시키며, 고정기판과 가변기판을 절연처리에 의해 비접촉시켜서, PIMD(Passive Inter Modulation)를 억제할 수 있는 위상가변기에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서는 안테나를 통한 고출력 송신시에 안테나의 비선형성에 의해 혼변조 신호가 발생할 수 있고, 이러한 신호가 수신단으로 유입될 수 있는데, 이렇게 발생하는 불필요한 신호를 수동 상호 변조 신호(PIMD, Passive Inter Modulation Distortion)이라고 한다. 이러한 PIMD 신호는 오늘날의 스마트폰과 같은 고속 데이터 서비스가 요구되는 환경에서는 수신감도를 떨어뜨려 통신불량을 야기할 수 있는데, 이와 같은 이유에서 안테나의 PIMD 신호발생은 철저하게 억제되어야 한다.

안테나에서 발생되는 PIMD 신호를 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 PIMD 신호는 안테나 내부에서 금속 간에 접촉하는 부위에서 주로 발생되고 있다. 따라서, 이러한 금속 간의 불완전 접촉이 PIMD 신호 발생의 원인으로 지목되고 있으며, 상기 PIMD 신호를 억제하기 위해서는 이러한 금속 간의 불완전한 접촉을 억제하는 것이 필요하다. 구체적으로 안테나 내부의 금속을 비접촉(non contact) 상태로 유지하는 것이 바람직하며, 불가피하게 접촉시켜야 한다면 접촉면적을 최소화하고 불완전한 틈새가 없도록 완전하게 접촉시켜야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 종래의 위상가변기를 살펴본다.

도 1 내지 도 3은 종래에 사용되던 위상가변기의 고정기판과 입출력케이블의 연결부분을 보여주는 사진이다.

도 1을 참조하면, 종래에 사용되고 있는 위상가변기는 알루미늄 함체로 되어 있어서, 알루미늄 케이스에 외피를 납땜하고 내심을 고정기판에 납땜하는 방식으로 입출력케이블과 고정기판을 연결하였다. 이때 케이블 외피를 알루미늄 케이스에 납땜을 하기 위해서는 납땜이 잘되게 하기 위해 오랜시간 또는 2개의 인두기를 이용하여 납땜을 하는데, 이러한 경우에 냉납으로 인한 IMD 특성이 나빠질 수 있었다. 구체적으로 금속의 불완전 접촉부가 발생활 확률이 높아서 PIMD 신호를 억제하기가 매우 힘들었으며, 위상가변기 자체를 생산하기 위한 조립성 및 생산성도 매우 떨어질 수밖에 없었다.

또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 종래에 사용되고 있는 위상가변기는 입출력 케이블을 고정기판에 연결할 때에 보조체결구 또는 보조지그를 사용하여 납땜을 하였는데, 이러한 보조체결구 또는 보조지그의 사용에 의해 안테나 조립 시에 많은 문제점이 발생하였다.구체적으로, 금속의 불완전 접촉부가 발생할 확률이 높아서 PIMD 신호를 억제하기가 매우 힘들었으며, 위상가변기 자체를 생산하기 위한 조립성 및 생산성도 매우 떨어질 수밖에 없었다.

따라서, 위상가변기의 고정기판과 입출력케이블을 연결할 때, PIMD 신호 발생을 억제할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있으며, 더 나아가 조립성과 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 기술적인 요구를 충족시키기 위해서 발명되었으며, 상기와 같은 문제점을 해결함은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 개발할 수 없는 기술들을 부가하여 발명되었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 안테나 내부에서 수동 상호변조 신호(PIMD, Passive Inter Mdulation Dstortion)의 발생을 억제시키는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 기존의 위상가변기의 고정기판과 입출력케이블을 연결시키는 데에 필요했던 별도의 보조체결기구 또는 보조지그를 사용하지 않게 하는 것을 해결과제로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 위상가변기의 조립성과 생산성을 현저하게 증가시키고, 위상가변기 생산에 드는 비용을 현저하게 감소시키는 것을 해결과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 입력신호를 분배하고 위상을 가변시키는 선로의 일부패턴이 일면에 형성되어 있고, 접지를 위한 접지홀이 형성되어 있는 고정기판; 및 상기 고정기판의 일면과 절연막을 경계로 맞닿아 설치되고, 상기 고정기판에 형성된 패턴과 동적으로 커패시티브 커플링(capacitive coupling)되는 패턴이 형성되어 있어서, 상기 고정기판과 함께 상기 선로를 동적으로 형성하는 가변기판을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 상기 고정기판이 상기 가변기판과 맞닿게 되는 면의 반대 측에는 접지면이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 상기 고정기판의 패턴에 입출력케이블이 연결되고, 상기 입출력케이블은 상기 접지홀을 통해 상기 접지면과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 상기 입출력케이블과 상기 접지면의 전기적인 연결이 납땜 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 상기 고정기판이 상기 접지홀을 통해 상기 접지면과 전기적으로 연결되는 접지패드를 더 포함하고, 상기 입출력케이블의 편조 접지선과 상기 접지패드를 납땜하는 방식에 의해 상기 입출력케이블과 상기 접지면을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 상기 접지면과 안테나반사판 사이에 설치되는 절연플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 상기 절연막이 PSR(Photo Solder Resist) 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 안테나 내부에서 수동 상호변조 신호(PIMD, Passive Inter Mdulation Dstortion)의 발생을 억제할 수 있다. 구체적으로 고정기판에 형성된 접지홀을 통해 입출력케이블을 접지시키고 연결하므로, 금속 간의 완전한 접촉을 가능하게 하여 PIMD 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 기존의 위상가변기의 고정기판과 입출력케이블을 연결시키는 데에 필요했던 별도의 보조체결기구 또는 보조지그를 사용하지 않게 한다. 따라서, 위상가변기 생산에 드는 비용을 감소시킬 수 있으며, 보조체결구 또는 보조지그를 사용함에 따라 발생할 수 있었던 PIMD 발생의 문제를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 간단한 납땜 방식에 의해 위상가변기의 가변기판과 입출력케이블을 연결시킬 수 있게 하므로 조립생산성을 현저하게 높일 수 있게 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 보조체결구 또는 보조지그를 사용하지 않게 하므로 비용을 감소시킬 수 있고, 간단해진 제작 공정에 의해 생산성 및 조립성을 현저하게 높일 수 있게 한다.

도 1 내지 도 3는, 종래에 사용되던 위상가변기를 나타내는 사진이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기의 고정기판과 입출력케이블의 연결부분을 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기의 접지홀을 통해 고정기판과 입출력케이블이 연결되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상가변기를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기를 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기를 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 입력신호를 분배하고 위상을 가변시키는 선로의 일부패턴이 일면에 형성되어 있고, 접지를 위한 접지홀이 형성되어 있는 고정기판(100), 상기 고정기판의 일면과 절연막을 경계로 맞닿아 설치되고, 상기 고정기판에 형성된 패턴과 동적으로 커패시티브 커플링(Capacitive Coupling)되는 패턴이 형성되어 있어서, 상기 고정기판과 함께 상기 위상가변 선로를 동적으로 형성하는 가변기판(200), 상기 고정기판이 상기 가변기판과 맞닿게 되는 면의 반대 측에 형성된 접지면(300), 상기 고정기판의 패턴에 연결되는 입출력케이블(400), 상기 접지면과 안테나 반사판 사이에 설치되는 절연플레이트(600)를 포함할 수 있다.

상기 고정기판(100)은, 입력신호를 분배하고 위상을 가변시키는 선로의 일부 패턴들이 일면에 형성되어 있는 구성으로써, 입력신호를 위한 입력케이블(400)과 입력신호에 대한 위상 가변 신호들을 출력시키기 위한 출력케이블들(400)이 연결되는 구성이다.

이러한 상기 고정기판(100)은 하나의 입력패턴과 다수의 출력패턴 및 이들을 연결시키는 연결패턴들을 가지는데, 이러한 패턴들이 상기 가변기판(200)에 형성되어 있는 패턴들과 동적인 커패시티브 커플링을 이루어 위상 가변 선로를 형성하게 되며, 이에 따라 입력신호를 분배하여 위상이 가변된 신호들을 출력하는 위상가변기가 형성된다.

한편 상기 고정기판(100)은, 기판상에 접지를 위한 접지홀(120)도 구성으로 가지는데, 이러한 구성에 의해 보조지그 없이도 상기 입출력케이블(400)과 상기 접지면(300)이 용이하게 연결할 수 있게 하며, 연결 시에도 금속 간의 완전접촉을 가능하게 한다. 따라서, 위상가변기의 PIMD 성능을 현저하게 향상시킬 수 있게 하며, 조립성도 현저하게 향상시킬 수 있게 한다.

상기 가변기판(200)은, 절연막을 경계로 상기 고정기판(100)의 일면과 맞닿아 설치되고, 상기 고정기판(100)에 형성된 패턴과 동적으로 커패시티브 커플링(Capacitive Coupling)되는 패턴이 형성되어 있어서, 상기 고정기판(100)과 함께 위상 가변 선로를 동적으로 형성하는 구성을 의미한다.

이러한 상기 가변기판(200)은, 상기 고정기판(100)의 패턴들과 상기 가변기판(200)의 패턴들이 절연막을 경계로 커패시티브 커플링(Capacitive Coupling)을 이룬 상태에서, 다양한 형태(직선운동, 회전운동 등)로 운동을 할 수 있는데, 이에 따라 입력신호의 위상을 가변시켜 출력하게 된다.

구체적으로, 상기 가변기판(200)의 운동에 따라, 입력신호를 복수 개의 출력신호로 분배시키는 각 선로들의 물리적인 거리가 상대적으로 변화하게 되며, 이에 따라 출력신호들의 위상이 상대적으로 가변 되어 출력되게 된다.

한편, 상기 고정기판(100)과 상기 가변기판(200)의 형태는, 트롬본 타입(Trombone Type) 위상가변기 또는 원형 타입(Circular Type) 위상가변기에 사용되는 기판의 형태로 구성될 수 있는데, 이 이외에도 다양한 형태의 위상가변기에 사용되는 기판의 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 고정기판(100)과 상기 가변기판(200)이 맞닿는 경계에 형성되는 상기 절연막은, 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 기판의 표면을 PSR(Photo Solder Resist) 처리하는 것에 의해 형성될 수 있다.

그리고, 이렇게 상기 고정기판(100)과 가변기판(200)에 의해 위상이 가변된 출력 신호들은 다양한 목적을 위해 이용될 수 있는데, 특히 안테나의 방사소자와 연결되어서 안테나의 전기적인 빔 틸팅을 구현하는데 사용될 수 있다.

상기 접지면(300)은, 연결되는 구성들을 접지시키는 역할을 하며, 바람직하게는 상기 고정기판(100)이 상기 가변기판(200)과 맞닿게 되는 면의 반대 측에 형성되는 구성을 의미한다.

이러한 상기 접지면(300)은 바람직하게는 상기 입출력케이블(400)과도 전기적으로 연결되는데, 이러한 연결에 의해 상기 입출력케이블(400)을 접지시키는 역할을 수행한다.

한편, 상기 접지면(300)과 입출력케이블(400)의 연결은 상기 고정기판(100)에 형성된 접지홀(120)을 통해서 하는 것이 바람직한데, 이러한 접지홀(120)을 사용함으로써 보조지그의 사용 없이도 상기 접지면(300)과 상기 입출력케이블(400)을 연결할 수 있게 되며, 금속 간의 완전접촉이 가능하게 되어 PIMD 성능도 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.

상기 입출력케이블(400)은, 상기 고정기판(100)에 형성된 입력패턴 및 출력패턴과 전기적으로 연결되는 구성으로써, 상기 입력패턴에 입력신호를 공급하고 상기 출력패턴으로부터 위상 가변 신호를 공급받아서 안테나 방사 소자로 전달하는 구성을 의미한다.

이러한 상기 입출력케이블(400)은 상기 고정기판(100)상에 형성된 입출력패턴(110)들과 신호를 주고 받기 위해 전기적으로 연결되고, 상기 접지면(300)과도 전기적으로 연결되는 것이 필요한데, 여기서 상기 입출력케이블(400)과 상기 접지면(300)의 연결은 바람직하게는 상기 접지홀(120)을 이용하여 연결할 수 있다. 따라서, 보조지그의 사용 없이도 상기 접지면(300)과 상기 입출력케이블(400)을 연결할 수 있게 되며, 금속 간의 완전접촉이 가능하여 PIMD 성능도 현저하게 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 위상가변기의 조립성도 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.

상기 절연플레이트(600)는, 상기 접지면(300)과 안테나반사판(700) 사이에 설치되는 구성으로써, 상기 접지면(300)과 안테나반사판(700) 사이의 접촉을 차단하기 위한 구성이다.

이러한 상기 절연플레이트(600)는 PIMD 신호발생을 억제하기 위해 사용되는데, 상기 접지면(300)과 사익 안테나반사판(700) 사이의 접촉을 철저하게 차단하여 PIMD 신호발생을 억제하게 된다.

이하, 도 4 및 도 5을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기에 형성된 접지홀(120)에 대해서 상세하게 살펴본다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기는 PIMD 억제와 조립성 향상을 위한 접지홀(120)을 포함한다. 구체적으로 상기 고정기판(100)의 입출력패턴(110) 부근에 형성된 접지홀(120)을 포함하는데, 이러한 접지홀(120)은 바람직하게는 쓰루홀(Through Hole) 또는 비아홀(Via Hole)의 형태로 구성될 수 있으며, 상기 입출력패턴(110)에 연결되는 입출력케이블(400)과 상기 접지면(300)을 용이하게 접지시킬 수 있게 한다.

상기 접지홀(120)의 구체적인 일 실시예를 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면, 상기 고정기판(100) 중 상기 가변기판(200)과 맞닿게 되는 면의 반대측에는 접지면(300)이 형성되어 있으며, 이러한 상기 접지면(300)과 상기 고정기판(100)의 입출력패턴(110) 부근에 형성된 접지패드(130)가 상기 접지홀(120)을 통해 연결된다. 여기서 상기 접지패드(130)에는 상기 입출력케이블(400)이 연결되는데, 구체적으로 상기 고정기판(100)에 형성된 입출력패턴(110)과 연결되는 상기 입출력케이블(400)의 편조 접지선(410)과 상기 접지패드(130)가 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 입출력케이블(400)은 상기 접지패드(130)와 상기 접지면(300)에 바람직하게는 납땜(500) 방식에 의해 연결될 수 있는데, 여기서 상기 입출력케이블(400)과 상기 접지면(300)의 연결은 도 5와 같이 상기 접지홀(120)을 통해 완전 접촉 방식으로 이루어지게 된다. 따라서 PIMD 신호 발생을 억제시킬 수 있고, 보조지그의 사용 없이도 상기 입출력케이블(400)과 상기 접지면(300)을 연결할 수 있으며, 위상가변기의 조립 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기를 간략하게 살펴본다.

위에서도 언급했듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상가변기의 접지홀(120)은 다양한 형태의 위상가변기에 적용될 수 있다.

구체적으로, 트롬본 타입(trombone Type)의 위상가변기에 적용될 수 있고, 도 6과 같은 원형 타입(Circular Type)의 위상가변기에도 적용될 수 있으며, 도 7과 같은 일체형 위상가변기의 입출력케이블(400) 연결부분에도 적용될 수 있다.

이상에서 살핀, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지홀을 구비한 위상가변기는, 안테나 내부에서 수동 상호변조 신호(PIMD, Passive Inter Mdulation Dstortion)의 발생을 억제할 수 있다. 구체적으로 고정기판(100)에 형성된 접지홀(120)을 통해 입출력케이블(400)을 접지시키고 연결하므로, 금속 간의 완전한 접촉을 가능하게 하여 PIMD 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 기존의 위상가변기의 고정기판(100)과 입출력케이블(400)을 연결시키는 데에 필요했던 별도의 보조체결기구 또는 보조지그를 사용하지 않게 한다. 따라서, 위상가변기 생산에 드는 비용을 감소시킬 수 있으며, 보조체결구 또는 보조지그를 사용함에 따라 발생할 수 있었던 PIMD 발생의 문제를 억제할 수 있다.

또한, 간단한 납땜(500) 방식에 의해 위상가변기의 가변기판(200)과 입출력케이블(400)을 연결시킬 수 있게 하므로 조립생산성을 현저하게 높일 수 있게 한다.

그리고, 보조체결구 또는 보조지그를 사용하지 않게 하므로 비용을 감소시킬 수 있고, 간단해진 제작 공정에 의해 생산성 및 조립성을 현저하게 높일 수 있게 한다.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 고정기판 110 : 입출력패턴
120 : 접지홀 130 : 접지패드
200 : 가변기판 300 : 접지면
400 : 입출력케이블 410 : 편조 접지선
500 : 납땜 600 : 절연플레이트
700 : 안테나반사판

Claims (7)

1. 삭제
2. 입력신호를 분배하고 위상을 가변시키는 선로의 일부패턴이 일면에 형성되어 있고, 접지를 위한 접지홀이 형성되어 있는 고정기판; 및
   상기 고정기판의 일면과 절연막을 경계로 맞닿아 설치되고, 상기 고정기판에 형성된 패턴과 동적으로 커패시티브 커플링(capacitive coupling)되는 패턴이 형성되어 있어서, 상기 고정기판과 함께 상기 선로를 동적으로 형성하는 가변기판;
   을 포함하되,
   상기 고정기판이 상기 가변기판과 맞닿게 되는 면의 반대 측에는 접지면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 접지홀을 구비한 위상가변기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정기판의 패턴에 입출력케이블이 연결되고,
   상기 입출력케이블은 상기 접지홀을 통해 상기 접지면과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 접지홀을 구비한 위상가변기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 입출력케이블과 상기 접지면의 전기적인 연결은 납땜 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 접지홀을 구비한 위상가변기.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 고정기판은,
   상기 접지홀을 통해 상기 접지면과 전기적으로 연결되는 접지패드를 더 포함하고,
   상기 입출력케이블의 편조 접지선과 상기 접지패드를 납땜하는 방식에 의해 상기 입출력케이블과 상기 접지면을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는, 접지홀을 구비한 위상가변기.
   
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 접지면과 안테나반사판 사이에 설치되는 절연플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 접지홀을 구비한 위상가변기.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 절연막은 PSR(Photo Solder Resist) 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 접지홀을 구비한 위상가변기.

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