KR101719301B1 - 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈 - Google Patents

동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101719301B1
KR101719301B1 KR1020150158091A KR20150158091A KR101719301B1 KR 101719301 B1 KR101719301 B1 KR 101719301B1 KR 1020150158091 A KR1020150158091 A KR 1020150158091A KR 20150158091 A KR20150158091 A KR 20150158091A KR 101719301 B1 KR101719301 B1 KR 101719301B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
input
external power
spatial
power amplification
Prior art date
Application number
KR1020150158091A
Other languages
English (en)
Inventor
이호선
공동욱
전종훈
Original Assignee
알에프코어 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알에프코어 주식회사 filed Critical 알에프코어 주식회사
Priority to KR1020150158091A priority Critical patent/KR101719301B1/ko
Priority to PCT/KR2016/008630 priority patent/WO2017082516A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101719301B1 publication Critical patent/KR101719301B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 외장형 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기에 관한 것으로서, 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 모듈의 외부에 독립적으로 배치하는 외장형 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기에 관한 것이다. 이를 위해 입력되는 신호를 공간상에서 분배하는 공간전력 분배영역과 신호를 공간상에서 결합하는 공간전력 결합영역을 구비한 공간 결합기 모듈, 및 공간 결합기 모듈과 외장형으로 결합되며, 분배된 신호를 전력 증폭하여 공간전력 결합영역으로 전송하는 외측 전력 증폭 영역을 구비한 외장형 전력 증폭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 외장형 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기가 개시된다.

Description

동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈{Power amplication module having spatial combining device of coaxial type}
본 발명은 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 모듈의 외부에 독립적으로 배치하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 동축형 공간 전력 결합기(10)의 입력측과 출력측은 입력측 및 출력측 동축선으로(11,13) 신호가 입력되고 출력된다. 입력측 동축선(11)에서 들어온 신호가 중심측 동축선(12)에 이르게 되면, 핀라인-마이크로 스트립 변환기(14, 이하 핀라인 변환기라 함)를 만나게 된다. 이때, 핀라인 변환기(14)의 입력 신호는 중심측 동축선(12)에 맞는 신호 형태이지만, 핀라인 변환기(14)를 통과하게 되면 신호는 마이크로 스트립 라인에서와 똑같은 신호의 형태로 변경된다. 이러한 마이크로 스트립 선로상의 입사 신호는 전력 증폭 모듈로 입사하여 신호는 증폭된다. 이렇게 증폭된 신호는 입사와 같은 순서대로 다시 출력 측 핀라인 변화기를 거쳐서 출력 측 동축선(13)으로 출력 된다. 그런데 위의 과정은 하나의 핀라인 변환기(14)가 아닌 중심측 동축선의 반경 방향으로 대칭적으로 존재하는 다수개의 핀라인 변환기에서 동시에 일어난다. 즉, 동축선으로 입산된 신호는 여러개의 핀라인 변환기를 통해서 공간상에서 분배되게 되며, 핀라인 변환기를 통과한 신호는 그 형태가 변화되어 증폭모듈에서 증폭된다. 증폭된 신호는 똑같은 신호 변환 과정으로 다수개의 핀라인 변환기를 통과하여 동축선 상의 공간상에 결합되어 최종 출력된다. 즉 공간 전력 결합 타입의 전력 증폭기는 이러한 과정이 다수개 동시에 일어날 수 있게 하므로, 매우 높은 출력을 갖는 증폭 모듈을 소형의 밀집된 형태로 구현할 수 있다. 여기서 입력측 및 출력측 동축선(11,13)과 중심 동축선(12)은 물리적으로 크기가 다르며, 전기적으로는 특성 임피던스가 다르다고 말할 수 있다. 따라서 입력측 및 출력측 동축선(11,13)과 중심측 동축선(12)은 입력 임피던스 변환기와(16) 출력 임피던스 변환기(17)에 의해 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 핀라인 변환기(14)는 외부가 동축 케이블의 환경 아래 놓여 있을 뿐, 동작 원리로는 자유공간상의 전자기파를 모아서 증폭기로 보내 주거나 또는 증폭된 신호를 자유공간상으로 뿌려주는 일종의 안테나 역할이라고도 볼 수 있다.
상술한 바와 같이 종래의 동축형 공간 전력 결합기(10)는 대략적으로 입력측 동축선(11), 중심측 동축선(12), 출력측 동축선(13), 핀라인 변환기(14), 전력 증폭 모듈(15). 입력측 임피던스 변환기(임피던스 천이기, 16), 및 출력측 임피던스 변환기(임피던스 천이기, 17)로 구성된다. 중심측 동축선(120) 내측으로 핀라인 변환기(14)가 방사상 방향으로 복수로 배치되며, 핀라인 변환기(14)에는 핀라인 변환기의 입력측 안테나를 통해서 입사된 신호를 전력 증폭시키는 전력 증폭 모듈(15)이 구비되며, 전력 증폭 모듈(15)에서 증폭된 신호는 핀라인 변환기의 출력 안테나를 통해서 전송된다.
위와 같은 원리로 매우 높은 출력전력을 갖는 소형의 전력 증폭기를 구현할 경우, 중심측 동축선(12) 내부에 배치되는 핀라인 변환기(14)의 크기에 의해서 구현 가능한 전력 증폭 모듈의 인쇄 회로 기판(이하 PCB라 함) 크기가 제한 될 수 밖에 없으며, 따라서 전력 등폭 모듈의 소자를 원하는 출력전력 만큼 배치할 수 없다.
또한, PCB 위에 실장되는 증폭소자의 개수가 늘어나면 증폭소자의 밀집 구조로 인해 발진 및 열 폭주로 인한 증폭소자의 불안정 특성이 초래되며, 공간 결합기의 구조적인 특성상 전력 증폭 모듈의 온도 상승을 억제할 수 있는 방열 대책이 매우 제한적이다.
미합중국 등록특허공보 US 7,215,220(발명의 명칭 : broadband power combining device using antipodal finline structure)
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 외측에 외장형으로 구비하도록 함으로써 공간 결합기와 전력 증폭기를 구조적으로 완전히 격리하여 결합하도록 할 수 있는데 그 목적이 있다.
또한, 외부에 부착되는 전력 증폭 모듈의 크기 제한이 없어지므로 출력파워의 용량 설계가 자유롭고(출력파워의 용량을 기존대비 늘릴 수 있고), 전력 증폭 모듈의 방열문제를 해결하고, 내부에 증폭 모듈이 존재할 때와 비교하여 외부 장착된 증폭 모듈을 외부에서 손쉽게 탈/부착 할 수 있으므로 조립 용이성 및 사후 관리를 획기적으로 간편하게 할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 입력되는 신호를 공간상에서 분배하는 공간전력 분배영역과 신호를 공간상에서 결합하는 공간전력 결합영역을 구비한 공간 결합기 모듈, 및 공간 결합기 모듈과 외장형으로 결합되며, 분배된 신호를 전력 증폭하여 공간전력 결합영역으로 전송하는 외측 전력 증폭 영역을 구비한 전력 증폭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 공간 결합기 모듈은,
신호가 입력되는 입력 포트, 핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 배치되어 입력 포트로부터의 입력 신호를 공간상에서 분배하고, 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호를 결합하여 출력하는 중심측 동축선, 및 전력 증폭된 신호를 외부로 출력하는 출력 포트를 포함한다. 이때, 입력 안테나-마이크로 스트립 라인-출력 안테나로 구성되어진 핀라인 변환기는 인쇄 회로 기판(PCB)에 형성된다.
또한, 중심측 동축선의 내측 공간에서 핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 구비된다.
또한, 복수의 핀라인 변환기는,
각각 입력 안테나와 출력 안테나 및 입출력 안테나 사이의 마이크로 스트립 라인을 구비하며, 입출력 포트 기준으로 동시에 분배 및 결합되므로 상호 병렬로 결합된다.
또한, 입력 포트로부터 입력된 신호가 입력측 임피던스 변환기를 거쳐 복수의 핀라인 변환기에 구비된 입력 안테나에 의해 공간상에 전력이 분배되며, 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호는 복수의 핀라인 변환기의 출력 안테나에 의해서 공간상 전력이 결합되어 출력측 임피던스 변환기를 거쳐 출력 포트를 통해 외부로 출력된다.
또한, 입력 포트 및 출력 포트는 SMA 커넥터이다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈은, 핀라인 변환기의 입력 안테나로부터 분배된 신호를 공급받아 전력 증폭 소자에 의해 전력 증폭하여 핀라인 변환기의 출력 안테나로 전송한다.
또한, 핀라인 변환기는 입력 안테나, 출력 안테나와 그 사이의 마이크로 스트립 라인으로 구성되며, 인쇄 회로 기판으로 구현된다. 입력 안테나와 출력 안테나는 비발디(vivaldi)안테나 또는 RTSA(Rigid Tapered Slot Antenna)와 유사한 모양을 갖는 안티 포달(Anti-Podal) 안테나 형태를 갖는다.
또한, 핀라인 변환기의 입출력 안테나는 안티포달 또는 익스포낸셜(exponential) 커브의 형상을 갖는다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈은,
공간 결합기 모듈과 결합 모듈에 의해 고정 결합형 또는 분리 결합형으로 결합된다.
또한, 고정 결합형은,
외장형 전력 증폭 모듈이 공간 결합기 모듈과 동축케이블에 의해 접속됨으로써 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합된다.
또한, 분리 결합형은,
외장형 전력 증폭 모듈이 공간 결합기 모듈과 SMA 커넥터에 의해 접속됨으로써 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합된다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈의 입력 포트는 입력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 분배된 신호를 전송받으며,
외장형 전력 증폭 모듈의 출력 포트는 출력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 전력 증폭된 신호를 전송한다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈이 공간 결합기 모듈과 외측에서 결합될 때 외장형 전력 증폭 모듈을 지지하는 지지부재를 더 포함한다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈의 일면에 구비되어 외장형 전력 증폭 모듈을 방열하는 방열 모듈을 더 포함한다.
또한, 방열 모듈은
중심측 동축선의 외측 둘레방향으로 안테나 모듈의 개수와 대응되어 구비된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 외측에 외장형으로 구비하도록 함으로써 공간 결합기와 증폭 모듈을 완전히 격리함으로써 출력파워의 용량을 기존대비 늘릴 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 외측에 외장형으로 구비하도록 함으로써 전력 증폭 모듈에 방열판을 부착하여 전력 증폭 모듈의 방열문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 부가적으로 공간 결합기의 조립 용이성 및 애프터 서버스를 간편하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 동축형 공간 전력 결합기를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기와 외장형 전력 증폭 모듈의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기가 외장형 전력 증폭 모듈이 동축케이블로 접속되어 고정 결합형으로 결합된 것을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기와 외장형 전력 증폭 모듈이 SMA 커넥터로 접속되어 분리 결합형으로 결합된 것을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 전력 증폭 모듈이 경첩으로 지지되는 것을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 전력 증폭 모듈의 커버(덮개)를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방열모듈이 전력 증폭 모듈의 바디 일면에 부착된 것을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방열모듈이 공간 결합기 외측에서 방사상 방향으로 복수로 배치된 것을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 입력측 및 출력측 플랜지와 입력측 및 출력측 임피던스 변환기(임피던스 천이기)가 결합된 것을 나타낸 도면이고,
도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 입력측 외부 도체 및 출력측 외부 도체와 입력측 SMA 커넥터 및 출력측 SMA 커넥터가 결합된 것을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
본 발명의 일실시예에 따른 동축형 공간 결합기를 구비한 외장형 전력 증폭 모듈(20)은 외부로부터 입력된 신호를 공간상에서 분리하고, 분리된 신호를 전력 증폭 소자(230)에 의해 전력 증폭하여 공간상에서 결합하여 출력하는 발명에 관한 것이다. 이때, 후술하는 바와 같이 동축형(또는 동축선로, coaxial) 타입을 이용하여 본 발명의 일실시예에 따라 설명하기로 하나 꼭 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 타입을 적용할 수 있으며, 다른 실시예로서 직사각형(rectangular) 타입을 이용할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 동축형 공간 결합기를 구비한 외장형 전력 증폭 모듈(20)을 첨부된 도면을 참고하여 자세히 설명하기로 한다. 다만, 공간 전력 결합기를 포함하여 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)은 결합 부재(300)에 의해 결합되어 신호가 핀라인 변환기의 입력 안테나(140, 핀라인 변환기의 좌측영역)에서 외장형 전력 증폭 모듈(200)로 전송되고, 또한 외장형 전력 증폭 모듈(200)에서 전력 증폭된 신호가 핀라인 변환기의 출력 안테나(140, 핀라인 변환기의 우측영역)로 전송된다. 종래의 공간 결합기에 결합되는 전력증폭기(10)는 전력 증폭 모듈이 핀라인 변환기사이에 배치됨으로써 출력파워의 설계 제약과 방열 및 발진 가능성에 대한 문제점이 있었으나, 본 발명의 일실시예에 따라 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 핀라인 변환기(140)의 외측에 배치되도록 함으로써 이러한 문제점을 극복할 수 있다.
도 4 및 도 8 내지 11을 참조하면, 핀라인 변환기(140)는 내측 도체(120)를 중심으로 중심측 동축선(112) 내측에서 방사상 방향으로 복수로 배치되며, 일예로서 대략 10 ~ 20개가 방사상 방향으로 배치될 수 있다. 핀라인 변환기(140)의 배치 개수는 최종 출력파워의 용량에 따라 달라질 수 있으며, 배치 개수가 본 발명을 제한하지는 않는다. 핀라인 변환기(140)는 핀라인 변환기의 입력 안테나(입력 변환부, 141) 및 핀라인 변환기의 출력 안테나(출력 변환부, 142)와 마이크로 스트립라인이 형성된 PCB 보드(143)로 대략 구성된다. 핀라인 변환기의 입력 안테나(141)와 핀라인 변환기의 출력 안테나(142)는 안티포달 핀 라인 구조(antipodal finline structure)로서 이에 대한 자세한 설명은 당업자에게 자명하므로 설명을 생략하기로 하며, 필요에 따라 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 참조될 수 있다. 한편, 안티 포달의 형태를 갖는 핀라인 변환기의 입력 안테나(141) 및 출력 안테나(142)는 PCB 보드에 패터닝 된다. PCB 보드(143)의 형태 및 타입은 필요에 따라 다양하게 설계할 수 있다.
입력측 SMA 커넥터(810)로 입력된 신호는 입력측 임피던스 변환기(151,710)를 거쳐 핀라인 변환기(140)의 핀라인 변환기의 입력 안테나(입력 변환부, 141)로 전송된다. 이때, 핀라인 변환기(140)의 배치 개수에 따라 입력 신호가 분배된다. 즉, 각각의 핀라인 변환기의 입력 안테나에 입력신호가 공간상으로 커플링 됨으로써 입력신호가 분배된다. 또한, 외장형 전력 증폭 모듈(200)로부터 전력 증폭된 신호를 핀라인 변환기(140)의 출력 안테나(출력 변환부, 142)로 공급함으로써 각각의 핀라인 변환기의 출력 안테나로 전송된 전력 증폭 신호가 공간상으로 최종 결합되어 출력측 SMA 커넥터(820)를 통해 최종 출력파워가 외부로 전송된다.
외장형 전력 증폭 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 결합부재(300)에 의해 결합되며, 핀라인 변환기의 입력 안테나(141)로부터 입력 포트(210)로 신호가 입력된다. 입력 포트(210)로 입력된 신호는 전력 증폭 소자(230), 부가적인 RF 회로소자(240), 및 전원부로 구성되어 전력 증폭된다. 이때, 전력 증폭 소자(230)는 필요에 따라 순차적으로 전력 증폭되거나 한 번에 전력 증폭될 수 있다. 즉, 일예로서 전력 증폭 소자(230)를 회로 보드에 원하는 출력파워만큼 복수 실장하고, 저전력 증폭에서 고전력 증폭으로 몇 개의 단을 구성하여 증폭한다. 이에 따라 종래의 공간 전력 결합기에 비해 전력 증폭 소자의 설계가 자유롭다. 전력 증폭 소자(230)에 의해 증폭된 전력 증폭 신호는 출력 포트(220)를 통해 다시 핀라인 변환기(140)의 출력 안테나(142)로 전송되며, 공간상에서 다른 핀라인 변환기의 출력 안테나로 전송된 전력 증폭 신호와 최종 결합된다. 도 2에 도시된 외장형 전력 증폭 모듈(200) 및 핀라인 변환기(140)는 어느 하나를 예로 들어 설명하였으나 중심측 동축선(112) 내측에서 내측 도체(120)를 기준으로 방사상 방향으로 배치된 복수의 핀라인 변환기(140)와 이에 결합되는 외장형 전력 증폭 모듈에 동일한 원리가 적용될 수 있다. 다만, 복수의 핀라인 변환기와 복수의 외장형 전력 증폭 모듈 중 적어도 어느 하나의 세트(세트는 어느 하나의 핀라인 변환기와 이에 결합되는 외장형 전력 증폭 모듈을 의미함)는 필요에 따라 출력파워의 설계 및 안테나의 설계가 다른 세트와 다를 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)은 결합부재(300)에 의해 결합되는데, 이때 고정형 결합방식과 분리형 결합방식이 적용될 수 있다. 고정형 결합방식은 도 3에 도시된 바와 같이 입력측 동축케이블(311)과 출력측 동축케이블(312)을 이용하여 서로를 결합하는 방식이다. 이러한 고정형 결합방식은 인위적으로 손쉽게 서로를 분리할 수 없는 구조이다. 입력측 동축케이블(311)은 PCB 보드(143)의 입력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(144)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 입력 포트(210)로 신호를 전달한다. 이때, 입력측 동축케이블(311)은 적어도 일부가 핀라인 변환기(140)의 외측에 위치하여 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 서로 전기적으로 결합함으로써 신호를 전달한다.
한편, 출력측 동축케이블(312)은 PCB 보드(143)의 출력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(145)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 출력 포트(220)로부터 전송된 신호를 전달한다. 이때, 출력측 동축케이블(311)은 적어도 일부가 핀라인 변환기(140)의 외측에 위치하여 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 서로 전기적으로 결합함으로써 신호를 전달한다.
상술한 동축케이블(311,312)은 일예를 들어 설명한 것으로서 신호를 전송할 수 있는 다양한 전송 케이블이 필요에 따라 적용될 수 있다. 또한, 결합부재(300)는 물리적 결합보다는 신호를 일측에서 타측으로 전송하는 부재를 의미하나, 바람직하게는 신호의 전송뿐만 아니라 필요에 따라 물리적으로 결합하는 방식을 모두 포함할 수도 있다.
분리형 결합방식은 도 4에 도시된 바와 같이 입력측 SMA 커넥터(321) 및 출력측 SMA 커넥터(322)를 이용하여 서로를 결합하는 방식이다. 이러한 분리형 결합방식은 필요에 따라(일예로서 애프터서비스 또는 모듈 조립시) 손쉽게 서로를 분리할 수 있는 구조이다. 입력측 SMA 커넥터(321)는 PCB 보드(143)의 입력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(144)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 입력 포트(210)로 신호를 전달한다. 이때, 입력측 SMA 커넥터(321)가 직접적으로 입력측 마이크로스트립 라인(144)과 결합하지 않고 입력측 마이크로스트립 라인(144)과 전기적으로 결합된 입력측 동축케이블(323)과 전기적으로 접속될 수 있다. 입력측 동축케이블(323) 및 출력측 동축케이블(324)은 적어도 일부가 핀라인 변환기(140)의 외측에 위치하여 입력측 SMA 커넥터(321) 및 출력측 SMA 커넥터(322)를 서로 전기적으로 결합한다.
입력측 SMA 커넥터(321)는 지지대(420)에 의해 양측에서 지지 결합된다. 즉, 제1 지지대(421)는 핀라인 변환기(140)의 외측 바디에 배치되며, 제2 지지대(422)는 외장형 전력 증폭 모듈의 바디(250) 하부에 배치되며, 입력측 SMA 커넥터(321)는 제1 지지대(421)와 제2 지지대(422) 사이 공간에서 양측 지지대에 결합 고정된다. 출력측 SMA 커넥터(322)도 상술한 입력측 SMA 커넥터(321)와 동일한 원리 및 결합방식이 적용된다. 따라서 입력측 및 출력측 SMA 커넥터(321,322)에 의해 필요시에 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 편리하게 분리할 수 있다.
한편, 출력측 SMA 커넥터(322)는 PCB 보드(143)의 출력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(145)과 직접적으로 접속되거나 또는 마이크로스트립 라인(145)과 전기적으로 접속된 출력측 동축케이블(324)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 출력 포트(220)로부터 전송된 신호를 전달한다. 상술한 SMA 커넥터는 일예를 들어 설명한 것으로서 신호를 전송할 수 있는 다양한 전송 커넥터가 필요에 따라 적용될 수 있다.
도 5에는 전력 증폭 소자(230), 전력 증폭 소자를 구동하기 위한 부가적인 RF 회로소자(240), 및 전원부가 실장되는 외장형 전력 증폭 모듈의 바디(250)가 도시되어 있다. 바디(250)의 후면에는 핀라인 변환기(140)와 바디(250)를 결합 고정하는 지지부재(400)가 구비되며, 지지부재(400)의 일예인 경첩(410)에 의해 핀라인 변환기(140)와 바디(250)가 서로 지지 고정된다. 다만, 경첩 이외에도 서로 간을 고정할 수 있는 다양한 지지부재가 적용될 수 있다. 분리형 결합 방식에서는 경첩대신 지지대(420)에 의해 지지될 수 있다.
도 6에는 전력 증폭 소자(230), 전력 증폭 소자를 구동하기 위한 부가적인 RF 회로소자(240), 및 전원부를 보호하기 위해 바디(250)와 상호 결합되는 바디 커버부재(덮개부재,260)가 도시되어 있다. 바디 커버부재(260)는 도면에는 도시되어 있지 않으나 나사에 의해 바디(250)와 상호 결합 고정될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서는 전력 증폭 소자의 방열을 효율적으로 하기 위해 바디(250)의 후면에 방열핀(510)을 포함한 방열 모듈(500)을 구비한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 방열 모듈(500)이 공간 결합기 모듈(100)의 외측에 위치함으로써 전력 증폭 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다. 방열 모듈(500)은 도 8에 도시된 바와 같이 핀라인 변환기(140)와 쌍으로 접속된 외장형 전력 증폭 모듈(200)의 세트 수에 상응하도록 구비되며, 공간 결합기 모듈(100)의 외측에 방사상 방향으로 구비된다.
도 8에는 동축선(110)으로서 입력측 동축선(111), 중심측 동축선(112), 및 출력측 동축선(113)이 도시되어 있다. 동축선(110)은 필요에 따라 다양한 임의 직경과 임의 특성 저항을 가지며, 내부도체(151,152)와 외부 도체(710,720)로 구성되는 임피던스 천이기를 거쳐서 50옴의 입출력 동축선과 임피던스 정합된다. 입력측 동축선(111)은 입력측 임피던스 변환기의 내부도체(151, 내심)와 입력측 임피던스 변환기의 외부 도체(710,외심)와 접속되며, 출력측 동축선(113)은 출력측 임피던스 변환기의 내부도체(152, 내심)와 외부도체(720,외심)와 접속되며, 중심측 동축선(112)은 입력측 및 출력 동축선로 변환기(111,113)의 중앙영역에 위치한다. 다만, 동축선(110)을 각각 분리한 것은 설명의 편의를 위하여 분리하였을 뿐 일체형으로 구비되는 것이 바람직하고, 필요에 따라 분리형으로 구성될 수 있다. 중심측 동축선(112) 외측 영역에는 방사상 방향으로 외장형 전력 증폭 모듈(200) 및 방열 모듈(500)이 복수로 구비되며, 중심측 동축선(112) 내측 영역에는 핀라인 변환기(140)가 내측 도체(120)를 중심으로 방사상 방향으로 복수로 구비된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이 입력측 및 출력측 임피던스 변환기의 내심(151,152)과 외심(710,720)이 각각 연결되어 임피던스 정합이 되도록 한다. 입력측의 임피던스 변환기는 내심과 외심(151,710)으로 구성되며, 출력측 임피던스 변환기는 내심과 외심(152,720)으로 구성된다. 이러한 임피던스 천이기를 거쳐서 입출력 포트의 50옴과 정합이 이루어진다. 또한 이러한 중요 부위의 연결을 위해서 일측 단부에서의 테두리 플랜지(610,620) 및 나사 홀이 각각 형성 된다.
입력측 SMA 커넥터(810)를 통해 입력된 입력 신호는 입력측 임피던스 변환기와 복수의 핀라인 변환기를 공간상에 만나게 되어 전력 분배가 이루어진다. 이와 같이 핀라인 변환기를 통과한 신호는 마이크로 스트립 형태의 신호 형태를 띄며, 이것은 외장형 전력 증폭 모듈을 통해서 전력 증폭 된다. 이때, 핀라인 변환기와 마이크로 스트립 라인은 같은 PCB 위에 구현된다. 외장형 전력 증폭 모듈에 의해 증폭된 신호는 입력신호 과정의 역과정을 거친다. 즉, 증폭된 신호는 다시 동일 핀라인 변환기의 PCB상의 마이크로 스트립 라인과 출력측 핀라인 변환기를 통해서 중심 동축선의 공간상에서 다수개의 신호가 모두 결합되게 되며, 이것은 출력 임피던스 변환기를 거쳐서 출력측 SMA 커넥터(820)를 통해 외부 전송된다.
도 10 및 도 11에는 입력측 및 출력측 외부 도체(710,720)가 입력측 플랜지 및 출력측 플랜지(610,620)와 각각 결합된다. 이때, 입력측 및 출력측 외부 도체(710,720)의 일측 단부는 플랜지와 결합이 용이하도록 플랜지의 나사 홀과 상응하는 부위에 나사 홀이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지와 나사 결합되는 외부 도체의 일측 단부의 형상은 플랜지의 일측 단부의 형상에 대응되는 형상이 바람직하나 일예로서 플랜지의 일측 단부는 단면이 다각형으로 이루어지고, 외부 도체의 일측 단부는 단면이 원으로 이루어질 수도 있다. 입력측 외부 도체(710)는 입력측 임피던스 변환기(151,710)를 내측으로 포함하고, 출력측 외부 도체(720)는 출력측 임피던스 변환기(152,720)를 내측으로 포함한다.
한편, 입력측 외부 도체(710)의 일측 단부에는 입력측 SMA 커넥터(810)가 결합 고정되어 있어 외부로부터 입력된 신호를 입력측 임피던스 변환기(151,710)로 전달하고, 출력측 외부 도체(720)의 일측 단부에는 출력측 SMA 커넥터(820)가 결합 고정되어 있어 최종적으로 공간 결합된 출력 전력을 외부로 전달한다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
10 : 종래 동축형 공간 전력 결합기
11 : 입력측 동축선
12 : 중심측 동축선
13 : 출력측 동축선
14 : 핀라인 변환기
15 : 전력 증폭 모듈
16 : 입력측 임피던스 변환기
17 : 출력측 임피던스 변환기
20 : 동축형 공간 전력 결합기
100 : 공간 결합기 모듈
110 : 동축선
111 : 입력측 동축선
112 : 중심측 동축선
113 : 출력측 동축선
120 : 내측 도체
140 : 핀라인 변환기
141 : 핀라인 변환기의 입력 안테나
142 : 핀라인 변환기의 출력 안테나
143 : 인쇄 배선 회로 기판(PCB 보드)
144 : 입력측 마이크로스트립 라인
145 : 출력측 마이크로스트립 라인
151 : 입력측 임피던스 변환기의 내부도체
152 : 출력측 임피던스 변환기의 내부도체
200 : 외장형 전력 증폭 모듈
210 : 입력 포트
220 : 출력 포트
230 : 전력증폭소자
240 : RF 소자
250 : 바디
260 : 커버(덮개)
300 : 결합부재
311 : 입력측 동축케이블
312 : 출력측 동축케이블
321 : 입력측 SMA 커넥터
322 : 출력측 SMA 커넥터
323 : 입력측 동축케이블
324 : 출력측 동축케이블
400 : 지지부재
410 : 경첩
420 : 지지대
421 : 제1 지지대
422 : 제2 지지대
500 : 방열모듈
510 : 방열핀
610 : 입력측 플랜지
620 : 출력측 플랜지
710 : 입력측 임피던스 변환기의 외부 도체
720 : 출력측 임피던스 변환기의 외부 도체
810 : 입력측 SMA 커넥터
820 : 출력측 SMA 커넥터

Claims (15)

  1. 입력되는 신호를 공간상에서 분배하는 공간전력 분배영역과 상기 신호를 공간상에서 결합하는 공간전력 결합영역을 구비한 공간 결합기 모듈, 및
    상기 공간 결합기 모듈과 외장형으로 결합되며, 분배된 신호를 전력 증폭하여 상기 공간전력 결합영역으로 전송하는 외측 전력 증폭 영역을 구비한 외장형 전력 증폭 모듈을 포함하며,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈은,
    상기 공간 결합기 모듈의 외측 둘레방향에 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 결합기 모듈은,
    상기 신호가 입력되는 입력 포트,
    핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 배치되어 상기 입력 포트로부터의 입력 신호를 공간상에서 분배하고, 상기 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호를 공간상에서 결합하여 출력하는 중심측 동축선, 및
    상기 전력 증폭된 신호를 외부로 출력하는 출력 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중심측 동축선의 내측 공간에서 핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수의 핀라인 변환기는,
    각각 입력 안테나와 출력 안테나 및 입출력 안테나 사이의 마이크로 스트립라인을 구비하며, 상호 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입력 포트로부터 입력된 신호가 입력측 임피던스 변환기를 거쳐 각각의 상기 입력 안테나에 의해 공간전력이 분배되며,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호를 각각의 상기 출력 안테나에 의해 공간전력이 결합되어 출력측 임피던스 변환기를 거쳐 상기 출력 포트를 통해 외부로 출력되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 포트 및 상기 출력 포트는 SMA 커넥터인 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈은,
    상기 입력 안테나로부터 분배된 신호를 공급받아 전력 증폭 소자에 의해 전력 증폭하여 상기 출력 안테나로 전송하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀라인 변환기의 입출력 안테나는,
    안티포달 또는 익스포낸셜(exponential) 커브의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈은,
    상기 공간 결합기 모듈과 결합 모듈에 의해 고정 결합형 또는 분리 결합형으로 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고정 결합형은,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈이 상기 공간 결합기 모듈과 동축케이블에 의해 접속됨으로써 상기 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 분리 결합형은,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈이 상기 공간 결합기 모듈과 SMA 커넥터에 의해 접속됨으로써 상기 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈의 입력 포트는 입력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 분배된 신호를 전송받으며,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈의 출력 포트는 출력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 전력 증폭된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈이 상기 공간 결합기 모듈과 외측에서 결합될 때 상기 외장형 전력 증폭 모듈을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈의 일면에 구비되어 상기 외장형 전력 증폭 모듈을 방열하는 방열 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은
    상기 중심측 동축선의 외측 둘레방향으로 상기 핀라인 변환기의 개수와 대응되어 구비되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
KR1020150158091A 2015-11-11 2015-11-11 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈 KR101719301B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150158091A KR101719301B1 (ko) 2015-11-11 2015-11-11 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈
PCT/KR2016/008630 WO2017082516A1 (ko) 2015-11-11 2016-08-05 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150158091A KR101719301B1 (ko) 2015-11-11 2015-11-11 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101719301B1 true KR101719301B1 (ko) 2017-04-04

Family

ID=58588639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150158091A KR101719301B1 (ko) 2015-11-11 2015-11-11 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101719301B1 (ko)
WO (1) WO2017082516A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102098889B1 (ko) * 2018-11-22 2020-04-08 숭실대학교산학협력단 Rf 시스템을 위한 차동 전력증폭기
KR102684747B1 (ko) * 2024-02-01 2024-07-16 주식회사 디지트론 광대역 분배기와 광대역 공간 결합기를 구비한 평면 타입 전력 증폭기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639461B1 (en) * 2001-08-30 2003-10-28 Sierra Monolithics, Inc. Ultra-wideband power amplifier module apparatus and method for optical and electronic communications
US7215220B1 (en) 2004-08-23 2007-05-08 Cap Wireless, Inc. Broadband power combining device using antipodal finline structure
KR101473647B1 (ko) * 2014-10-13 2014-12-18 주식회사 알에프피티 동축도파관 공간결합기
KR20150004526A (ko) * 2013-07-03 2015-01-13 알에프코어 주식회사 방열판을 구비한 무선 통신용 전력신호 증폭 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010112034A (ko) * 2000-06-13 2001-12-20 권영우 도파관-마이크로스트립 변환 구조를 이용한 전력 결합기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639461B1 (en) * 2001-08-30 2003-10-28 Sierra Monolithics, Inc. Ultra-wideband power amplifier module apparatus and method for optical and electronic communications
US7215220B1 (en) 2004-08-23 2007-05-08 Cap Wireless, Inc. Broadband power combining device using antipodal finline structure
KR20150004526A (ko) * 2013-07-03 2015-01-13 알에프코어 주식회사 방열판을 구비한 무선 통신용 전력신호 증폭 장치
KR101473647B1 (ko) * 2014-10-13 2014-12-18 주식회사 알에프피티 동축도파관 공간결합기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102098889B1 (ko) * 2018-11-22 2020-04-08 숭실대학교산학협력단 Rf 시스템을 위한 차동 전력증폭기
KR102684747B1 (ko) * 2024-02-01 2024-07-16 주식회사 디지트론 광대역 분배기와 광대역 공간 결합기를 구비한 평면 타입 전력 증폭기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017082516A1 (ko) 2017-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160294165A1 (en) Power line communication apparatus
US6069797A (en) Power distribution assembly
KR101641310B1 (ko) 확장성있는 멀티모드 위상 배열 안테나의 구조
US11277934B2 (en) Rack comprising a high power RF amplifier
JP5619069B2 (ja) アクティブフェーズドアレイアンテナ装置
US20210005981A1 (en) Array antenna
KR101719301B1 (ko) 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈
WO2018131738A1 (ko) 동축 도파관 공간결합기를 이용한 고출력 전력 증폭기
US9143103B2 (en) Power amplifying device and transmitter
KR101728908B1 (ko) 이중 신호면과 공통 접지면을 갖는 안티포달 핀라인 변환기 및 안티포달 핀라인 변환기를 이용한 공간 결합 전력 증폭기
JP2016534622A (ja) 無線周波数電力結合装置及び当該装置の使用方法
WO2020107859A1 (zh) 校准监测装置及天线系统
JP2016528836A (ja) 無線周波数電力結合アセンブリ及び当該アセンブリの使用方法
US10658990B2 (en) High frequency amplifier unit having amplifier modules arranged on outer conductors
US7977944B2 (en) Control apparatus for a magnetic resonance imaging antenna arrangement
KR101473647B1 (ko) 동축도파관 공간결합기
JP6982325B2 (ja) 増幅モジュールが外側導体上に配置された高周波増幅ユニット
KR100694834B1 (ko) 다각 입체형 알에프 엠프 모듈
JP2007150377A (ja) 分配器及び合成器並びにそれらを用いた電力増幅装置
KR20170021152A (ko) 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기
RU2815365C1 (ru) Компактное устройство усиления мощности
US20150333411A1 (en) Integrated stripline feed network for linear antenna array
US7778034B2 (en) Power amplification device and transmitter using it
JP2018078469A (ja) 電力合成・分配器
JP6275404B2 (ja) 合成器

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200304

Year of fee payment: 4