KR101769524B1

KR101769524B1 - 이동통신 시스템의 소형 기지국 장치

Info

Publication number: KR101769524B1
Application number: KR1020157015584A
Authority: KR
Inventors: 김덕용; 문영찬; 이명식; 유창우; 유치백
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2017-08-21
Also published as: US20150250022A1; JP2016506614A; EP2922307A4; WO2014077634A1; JP6250059B2; CN104782139B; ES2862457T3; EP2922307A1; US9572196B2; EP2922307B1; KR20150095673A; CN104782139A

Abstract

본 발명에는 이동통신 시스템에 채용되는 소형화된 기지국이 개시된다.
이를 위해, 본 개시의 실시예 중 하나의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 소형 기지국 장치는 이동통신 시스템의 기지국장치로서, 다면체 형상이고 내부가 중공인 케이스; 상기 케이스의 내부에 수용되고, 상기 케이스와 동일한 면체 형상을 갖는 하우징; 상기 케이스와 하우징 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 보드를 포함할 수 있다.

Description

이동통신 시스템의 소형 기지국 장치{SMALL-SIZED BASE STATION DEVICE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템의 기지국 장치에 관한 것으로서, 특히 옥외에 설치되는 소형화된 기지국 장치에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서 기지국이라 함은 셀 내에서 휴대 단말기의 전파를 중계하는 시스템을 말한다. 기지국은 주로 건물의 옥상 등에 설치되어서 휴대 단말기 전파를 중계한다. 따라서 셀 단위로 기지국이 존재하며, 이런 기지국은 휴대 단말기와 교환국 사이에 인터페이스 기능 이외에도 착발신 신호 송출, 통화 채널 지정, 통화 채널 감시 등을 셀 단위로 제어한다.

또한, 기지국에 채용되는 안테나는 수직 또는 수평으로 빔 틸팅이 가능한 제어 안테나가 많은 장점으로 보급되어져 왔다.

더욱이, 현재 기존 이동통신 서비스 반경보다 훨씬 작은 지역을 커버하는 시스템으로, 주파수 부하를 줄이고, 통화 품질까지 향상시키는 소형 기지국이 설치되고 있다. 이런 기지국 시스템은 소규모 지역에서 집중 발생하는 데이터 트래픽 수용을 위해 사용된다. 소형 기지국 설치에 따라서 건물 내나 가정에서 소형 기지국 설치가 가능해 짐으로써, 음영 지역도 해소하고, 한층 고도화된 네트워크 및 컨버전스 서비스가 가능해질 것이다.

그러나, 종래의 이동통신 시스템에 채용되는 소형화된 기지국은 내부에 장착되는 중요 부품들, 예를 들어, 메인 보드, 전원 공급부, 안테나, 필터, 전원 증폭부 등이 상하 적층형으로 구성되어서, 전체 사이즈를 소형화는데 한계가 있다.

특히, 종래의 소형화된 기지국은 필터에 배열된 각각의 캐비티(cavity) 공간이 넓을수록 안테나 특성에 안정적인데, 각각의 캐비티를 일렬로 협소하게 배열해야 함으로서, 고객의 요구에 부응하는 안테나 특성 유지를 위해서는, 캐비티가 배열된 필터의 가로/세로 사이즈가 커지는 문제가 있다.

특히, 종래의 소형 기지국은 메인 보드와 전원 증폭부 등이 하나의 보드에 구성되어서, 전체적으로 메인 보드 크기가 크고, 전원 증폭부 등의 발열에도 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 중요 부품, 예를 들어 다수개의 보드를 외형 케이스 기능을 하는 함체의 내부면에 입체적으로 배치하여, 소형화에 유리한 이동통신 시스템의 소형 기지국 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 함체 내부면 적재 적소에 입체적으로 배치된 다수 개의 보드의 발열을 위하여, 함체 외부면에 발열부, 예를 들어 히트 싱크를 각각 배치하여, 발열 효과가 우수하면서, 소형화에 유리한 이동 통신 시스템의 소형 기지국 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 주로 옥외용으로 적합한 이동통신 시스템의 소형 기지국 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전원 증폭부가 복수 개인 경우, 상호 간에 가장 이격되게 배치시킴으로서, 발열 문제를 최소화한 이동통신 시스템의 소형 기지국 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필터의 다수 캐비티를 상하 적층구조(대면하는 구조)로 구성함으로서, 각각의 캐비티 공간이 넓어져서, 안테나 특성을 향상시킬 수 있는 이동통신 시스템의 소형 기지국 장치를 제공함에 있다.

상기한 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 함체 내부면에 보드를 입체적으로 실장하고, 외부면에 발열부를 구비한 소형 기지국을 제시한다.

구체적으로, 이동통신 시스템의 기지국장치로서, 다면체 형상이고 내부가 중공인 케이스; 상기 케이스의 내부에 수용되고, 상기 케이스와 동일한 면체 형상을 갖는 하우징; 상기 케이스와 하우징 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 보드를 포함할 수 있다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 디지털 인터페이스 모듈과 안테나부가 함체 내부 Z축 방향으로 적층되게 배치되지만, 필터를 상하 적층, 즉 서로 대면하게 배치하고, 상기 제1,2전원 증폭부와, 상기 업다운 컨버터 및 전원 공급부를 함체 내부면에 입체적으로 배치하여, 기지국 소형화를 달성하였고, 특히, 함체 외부면 각각에 히트 싱크를 구성하여서, 각각의 보드에서 발생하는 발열 문제를 해결하였다.

본 개시의 안테나 기지국은, 보드부가 케이스와 면대 면으로 접촉됨으로써, 보드부에서 발생되는 열을 효율적으로 발열시킬 수 있다.

또한, 보드부가 필터 하우징의 실장부에 장착되는 경우, 실장부의 연결 개구를 통해 외부 노출없이 보드부와 이웃한 보드부를 전기적으로 연결하여 안정성을 높이고, 안테나 기지국의 조립 공정도 단순화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 기지국의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소형 기지국의 구성을 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소형 기지국의 안테나부를 나타내는 사시도로서, 안테나부의 안테나가 제거된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 소형 기지국의 안테나부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소형 기지국의 안테나부를 나타내는 평면도로서, 안테나부의 안테나가 제거된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 소형 기지국의 안테나를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 함체 각각의 내부면에 각각의 보드가 장착 전의 배열상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 함체 내부면에 보드가 장착된 일 예를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 함체 내부면에 보드가 장착된 다른 일 예를 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나의 실시예에 다른 안테나 기지국의 구성들이 분리된 상태를 나타내는 도면이다.
도 11 및 12는 도 10에 개시된 안테나 기지국에서, 필터 하우징에 보드들이 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 도 11에 개시된 안테나 기지국이 결합된 상태를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.

본 발명에 따른 소형 기지국을 설명함에 있어서, 도 1, 도 2에 표시된 직교좌표계를 사용하는데, 'X축'은 가로 방향을 지칭하고, 'Y축'은 세로 방향을 지칭하고, 'Z축'은 수직 방향을 지칭한다. 본 발명에 따른 기지국은 종래에 비해서, 가로 사이즈, 세로 사이즈 및 수직방향 사이즈가 작아져서, 소형화가 되었음을 말하고, 소형화되었음에도 불구하고, 기존의 기지국 성능은 유지한다는 것을 의미한다. 즉, 상기 소형화라는 의미는 3축을 따라서 전체 사이즈가 종래에 비해서 작아졌다는 것을 말하고, 달리 가로/세로/폭 중 하나가 작아졌다는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국은 출력이 높은 옥외용으로 적합한데, 소형화하면서, 보드의 발열문제를 해결한 기지국임에 유의해야 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 소형 기지국(이하 '기지국'이라 한다)의 외관이 도시된다. 도시된 기지국은 소형화를 추구하면서, 옥외용에 적합한 기지국이다. 옥외용 기지국은 옥내용 기지국에 비해서 출력이 크기 때문에, 소형화를 추구함과 함께 보드에서 발생하는 발열 문제를 고려해야 하며, 본 발명은 기지국을 소형화하고, 발열 문제를 해결한 기지국이다.

도 1에는 기지국의 완전 조립 상태로서, 커버(10)와, 함체(11)가 결합된 외관이 보여진다. 상기 함체(11) 외부면에는 각각 발열부(HS)가 각각 구비되어, 후술하는 보드의 발열 기능을 담당한다. 상기 발열부(HS)는 후술하는 히트 싱크(heat sink)를 지칭한다. 이때, 참조번호 11은 외부환경에 노출되는 외부 함체를 지칭한다. 이하 외부 함체를 '함체'라 지칭한다.

도 2에는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타내는 분리 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 함체(11) 내부로 안테나부(15;antenna unit)와, 내부면에 장착되는 적어도 3개 이상의 보드(B1-B4)(인쇄회로기판)와, 전원 공급부(14)(PSU;Power Supply Unit)가 입체적으로 배치되고, 함체(11) 외부면으로 발열부(HS), 예를 들어 다수 개의 히트 싱크가 구비된다.

상기 언급된 다수 개의 보드의 '입체적 배치'라 함은 한 개의 축을 중심으로 적층형으로 배치한다는 의미가 아니라, X, Y 및 Z축을 포함하는 3축을 고려하여, 중요 구성요소, 예를 들어 보드들을 배치한다는 의미로서, 특히 하나의 보드에 다수개의 다른 보드가 X, Y축을 따라서 직립되게 배치되고, Z축을 따라서 나머지 중요 구성요소들을 배치한다는 것을 의미하며, 이런 입체적 배치로 인해서, 본 발명에 따른 기지국은 소형화에 매우 유리하다. 더불어, 본 발명의 기지국은 중요 구성요소들의 소형화를 위한 입체적 배치 이외에, 입체적 배치에 따른 보드의 발열 문제를 해결하는 구성이 제시되었다.

도 2와 함께 도 7을 참조하여, 상기 함체(11)를 설명하면 다음과 같다. 상기 함체(11)는 다면체 형상으로, 다수개의 판-형상의 부재의 결합으로 구성되는데, 각각의 부재들은 다수 개의 외부면들(111a-114a,135a)과, 내부면들(111b-114b,135b)을 구비하며, 함체(11)의 배부에 있는 내부 함체에 안테나부(15)가 수용된다. 특히, 상기 함체(11)는 상단이 개방된 박스 형상으로, 적어도 3개 이상의 내부면들과, 적어도 3개 이상의 외부면들을 가진다. 도면에는 함체(11)가 구비한 5개의 외부면들(111a-114a,135a)과 5개의 내부면들(111b-114b,135b)이 도시되었다. 그러나, 상기 함체(11)의 형상에 따라서 상기 외부면들과 내부면들의 갯수는 변형가능하다.

상기 다수 개의 외부면들은 서로 마주보면서 대치하는 제1,2외부 측면(111a,112a)과, 상기 제1,2외부면(111a,112a) 사이에서 서로 마주보면서 각각 대치하는 제3,4외부면(113a,114a)을 포함한다. 상기 제1,2외부면(111a,112a)은 서로 평행하고, 상기 제3,4외부면(113a,114a)은 서로 평행하다. 또한, 상기 제1외부면(111a)은 상기 제3,4외부면(113a,114a)과 수직이고, 상기 제2외부면(112a)은 상기 제3,4외부면(113a,114a)과 수직이다. 아울러, 상기 제1 내지 제4외부면(131a-114a)은 평탄한 형상이다. 또한, 상기 함체(11)는 직육면체 형상이라서, 상기 제1-4외부면(111a-114a)은 직사각형 형상이다.

상기 함체(11)는 다수 개의 외부면들을 포함하는데, 상기 외부면들의 형상의 관점에서, 상기 외부면들 중, 상기 제1외부면(111a)과 상기 제2외부면(112a)은 서로 동일한 직사각형 또는 정사각형 형상으로 구성될 수 있고, 상기 제3외부면(113a)과 상기 제4외부면(114a)도 서로 동일한 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있으며, 상기 바닥 외부면(135a)도 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 외부면들의 크기(넓이)의 관점에서, 상기 제1,2외부면(111a,112a)과 상기 제3,4외부면(113a,114a)은 서로 동일한 크기의 직사각형으로 구성될 수 있고, 서로 상이한 크기의 직사각형으로 구성될 수 있으며, 서로 동일한 크기의 정사각형으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 외부면들중, 바닥에 위치하는 바닥 외부면(135a)은 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있고, 상기 제1,2외부면(111a,112a)과 상기 제3,4외부면(113a,114a)보다 크거나, 작거나 동일한 형상으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 함체(11)는 바닥 외부면(135a)이 상기 제1,2외부면(111a,112a)이나 제3,4외부면(113a,114a)보다 넓게 구성됨이 바람직하다. 도 2에는 상기 바닥면(135a)이 상기 제1,2외부면(111a,112a)과 제3,4외부면(113a,114a)보다 넓게 구성된 것이 도시되었다. 상기 함체 내부에 있는 내부 함체는 바닥면이 가장 넓게 구성되어서, 상기 안테나부(15)가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 내부면들은 서로 마주보면서 대치하는 제1,2내부면(111b,112b)과, 상기 제1,2내부면(111b,112b) 사이에서 서로 마주보면서 각각 대치하는 제3,4내부면(113b,114b)을 포함한다. 상기 제1,2내부면(111b,112b)은 서로 평행하고, 상기 제3,4내부면(113b,114b)은 서로 평행하다. 또한, 상기 제1내부면(111b)은 상기 제3,4내부면(113b,114b)과 수직이고, 상기 제2내부면(112b)은 상기 제3,4내부면(113b,114b)과 수직이다. 아울러, 상기 제1 내지 제4내부면(131b-134b)은 평탄한 형상이다. 또한, 상기 함체는 직육면체 형상이라서, 상기 제1-4내부면(131-134)은 직사각형 형상이다.

상기 함체(11)는 내부면들을 포함하는데, 상기 내부면들의 형상의 관점에서, 상기 내부면들 중, 상기 제1내부면(111b)과 상기 제2내부면(112b)은 서로 동일한 직사각형 또는 정사각형 형상으로 구성될 수 있고, 상기 제3내부면(113b)과 상기 제4내부면(114b)도 서로 동일한 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있으며, 상기 외주면들중, 바닥에 있는 바닥 내부면(135b)도 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 내부면들의 크기(넓이)의 관점에서, 상기 제1,2내부면(111b,112b)과 상기 제3,4내부면(113b,114b)은 서로 동일한 크기의 직사각형으로 구성될 수 있고, 서로 상이한 크기의 직사각형으로 구성될 수 있으며, 서로 동일한 크기의 정사각형으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 내부면들중, 바닥에 위치하는 바닥 내부면(135b)은 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있고, 상기 제1,2내부면(111b,112b)과 상기 제3,4내부면(113b,114b)보다 크거나, 작거나 동일한 형상으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 함체(11)는 바닥 내부면(135b)이 상기 제1,2내부면(111b,112b)이나 제3,4내부면(113b,114b)보다 넓게 구성됨이 바람직하다. 도 2에는 상기 바닥 내부면(135b)이 상기 제1,2내부면(111b,112b)과 제3,4내부면(113b,114b)보다 넓게 구성된 것이 도시되었다.

구체적으로, 상기 함체(11)의 내부면들에 장착되는 보드의 배치에 대해서 설명하기로 한다.

상기 함체(11) 내부면들에는 다수 개의 보드(B1-B4)와, 전원 공급부(14)가 배치된다. 상기 다수 개의 보드는 제1 내지 제4보드(B1-B4)를 포함한다. 상기 제1보드(B1)는 함체(11) 바닥 내부면(135b)에 배치된다. 상기 제2,3보드(B2,B3)는 상기 함체(11)의 제1,2내부면(111b,112b)에 각각 배치된다. 상기 제4보드(B4)는 상기 제3내부면(113b)에 배치된다. 상기 전원 공급부(14)는 상기 제4내부면(114b)에 배치된다.

또한, 상기 제1보드(B1)는 디지털 인터페이스 모듈로서, 상기 함체 바닥 내부면(135b)에 대면한 상태로 평행하게 배치된다. 상기 제2보드(B2)는 제1전원 증폭부(PAM)로서, 상기 제1내부면(111b)에 대면한 상태로 평행하게 배치된다. 상기 제3보드(B3)는 상기 제2전원 증폭부(PAM)로서, 상기 제2내부면(112b)에 대면한 상태로 평행하게 배치된다. 상기 제4보드(B4)는 업/다운 컨버터로서, 상기 제3내부면(113b)에 대면한 상태로 평행하게 배치된다. 상기 전원 공급부(14)는 상기 제4내부면(114b)에 대면한 상태로 평행하게 배치된다.

상기 언급되었듯이, 상기 제1 내지 제4보드(B1-B4) 및 전원 공급부(14)는 대략적으로 플레이트 형상으로, 상기 함체의 내부면들, 구체적으로 평탄한 제1 내지 제4내부면(111b-114b)과 바닥 내부면(135b)에 간극을 가지게 또는 밀착되게 배치가능하다. 상기 제1,2전원 증폭부(B2,B3)는 서로 마주보면서 대치하면서, 서로 평행하다. 상기 업다운 컨버터(B4)와 전원 공급부(14)는 서로 이격된 상태로 대치하면서 서로 평행하다.

상기 제1,2전원 증폭부(B2,B3)는 안테나부를 중심으로 이격된 상태로 배치되는데, 이는 발열 효율을 고려한 것이다. 즉, 상기 제1,2전원 증폭부(B2,B3)는 미도시된 전력 증폭소자가 배치되는데, 발열 문제를 고려한 것이다. 다시 말하면, 상기 전원 증폭부(B2,B3)가 복수 개인 경우에 상호 간에 가장 이격된 거리를 갖도록 배치하는 것이 발열에 가장 효과적인 것이다. 상기 함체(11)가 도면에 도시된 바와 같이 육면체인 경우에는 상호 대면하는 곳에 배치하는 것이 바람직하며, 함체(11)의 형상이 다양하게 실시되는 경우에도 각 전원 증폭부가 가장 이격된 거리에 위치하도록 함이 가장 바람직하다. 또한, 발열 문제를 고려하여 하나의 보드로 전원 증폭부를 구성하는 것보다, 2개로 분할하여 전원 증폭부를 구성함도 당업자에게는 충분히 가능할 것이다.

또한, 상기 제1,2전원 증폭부(B2,B3)는 제1,2내부면(111b,112b)에 배치된 것을 예로 들었으나, 상기 제3,4내부면(113b,114b)에 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 업다운 컨버터(B4)와 전원 공급부(14)는 상기 제3,4내부면(113b,114b)에 구성되는데, 상기 제1,2전원 증폭부(B2,B3)가 제3,4내부면(113b,11b4)에 배치된다면, 상기 제1,2내부면(111b,112b)에 배치될 수 있다. 상기 업다운 컨버터(B4)와 전원 공급부(14)는 서로 마주보고, 대치하면서 이격된 상태를 유지한다. 또한, 상기 제1전원 증폭부(B2)는 상기 디지털 인터페이스 모듈(B1)과, 업다운 컨버터(B4) 및 전원 공급부(14)와 서로 수직방향으로 향하고, 상기 제2전원 증폭부(B3)는 상기 디지털 인터페이스 모듈(B1)과, 업다운 컨버터(B4) 및 전원 공급부(14)와 서로 수직방향으로 향한다.

또한, 상기 기지국에 채용된 다수 개의 보드 배치상태를 보면, 상기 제1보드(B1)의 가장 자리 둘레를 따라서, 상기 제2 내지 제4보드(B2-B4)는 각각 직립되게 배치된다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 안테나부(15)는 함체 내부에 있는 내부 함체 내에 배치된다. 또한, 상기 안테나부(15)는 안테나(150)와, 안테나 송수신 모듈, 반사판(151)과, 그라운드 판(152) 및 다수 개의 방사 소자(153)를 포함한다. 상기 그라운드판(152)과 방사 소자(153)는 전기적으로 연결되어 복사 신호가 전달된다. 상기 방사 소자(153)는 다수 개의 구성되는데, 각각 방사 패턴부가 구비된다. 방사 패턴은 사각형, 원형, 사각링형 등으로 구현될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 안테나부(15)가 내부 함체 내에 배치되면, 4개의 내부벽(136)은 안테나 반사판 기능을 담당한다.

또한, 본 실시 예에서는 내부 함체가 직육면체 형상으로 내부에 캐비티가 구비된 필터를 일 예로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 필터부는 적어도 2개 이상의 필터(Tx,Rx)가 상호 대향되게 내부 함체 내에 결합된다. 도 4에는 캐비티가 배열된 필터가 상하 적층형으로 대면하게 배치된 것이 도시되었다.

내부 함체가 다면체 형상인 경우, 내부 함체에 구비된 외부의 5면 중 가장 넓은 면측에 안테나부(15)를 배치함이 바람직하다. 즉, 상기 안테나부(15)의 반사판(151)은 허용되는 면적에서 넓으면 넓을수록 알에프 특성향상에 도움이 되므로, 도면에 도시된 바와 같이 가장 넓은 면에 설치함이 바람직하다.

도 1, 도 7을 참조하여, 상기 함체(11)의 외부면들의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 상기 함체는 금속 재질, 예를 들어, 알루미늄 재질로 구성되어서, 외부 환경에 노출되어 짐으로서, 발열기능을 수행한다. 또한, 상기 함체(11) 내부면들, 즉 제1 내지 제4내부면과, 바닥 내부면에는 각각 보드가 설치된다고 설명하였다.

특히, 상기 함체(11) 외부면들(111a-114a)에는 발열부, 예를 들어 히트 싱크(HS)가 각각 추가적으로 설치된다. 상기 각각의 외부면에 설치된 발열부(HS)는 각각의 보드(B2-B4,14)에서 발생하는 열을 외부로 전달하는 기능을 담당한다. 상기 함체 외부면에 각각 설치된 발열부(HS)는 함체 외부를 감싸게 된다. 상기 각각의 발열부는 4개의 측방에 있는 제1 내지 제4외부면(111a-114a)에 각각 설치되고, 바닥 외부면에 각각 설치된다.

이하에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 기지국의 함체 내부면에 장착되는 보드의 장착 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 7에는 함체(11)를 구성하는 각각의 제1 내지 제4내부면(111b-114b)에 각각 보드(B2-B4,14)가 장착된다. 상기 함체는 측방으로 4개의 부재들의 결합으로 측방향 외형을 이루는데, 상기 각각의 보드는 부재의 내부면에 장착된 후에 일몸체가 된 부재와 보드는 각각 미도시된 체결구, 예를 들어 나사에 의해 결합되어서, 측방향 외형을 이루게된다. 동시에 보드들은 솔더링이나 콘넥터 등을 이용하여 부재들과 함께 연결된다.

이때, 상기 보드는 내부면에 두가지 방식으로 장착될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 보드(80)는 함체부재(82) 내부면(820)에 면대면으로 밀착하게 장착될 수 있다. 즉, 상기 보드(80) 상면은 각종 전자 부품이 배치되고, 저면은 내부면(820)과 밀착되게 배치된다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 함체는 4개의 외부면과, 바닥 외부면을 구비하고, 상기 4개의 외부면과 바닥 외부면은 각각 발열부(HS), 예를 들어 히트 싱크가 각각 배치된다. 한편, 상기 함체는 4개의 내부면과, 1개의 바닥 내부면을 구비하는데, 상기 보드는 내부면에 직접 밀착하게 배치되어서, 외부면에 구비된 히트 싱크(HS)에 의해 보드(80)에서 발생한 열은 히트 싱크를 통해서, 외부로 발열이 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 보드(90)는 대면한 상태로 함체부재 내부면(920)에 약간의 갭이 있게, 즉 이격되게 장착될 수 있다. 만약, 상기 보드(90) 상면에 각종 전자 부품이 장착되고, 저면에 각종 전자 부품이 장착된다면, 상기 보드는 내부면(920)에 약간의 거리를 두고 장착될 수 있다. 이를 위해, 상기 내부면 소정 위치에 다수개의 스페이서(s)가 구비된다.

상기 보드에서, 전원 증폭부는 다른 보드들에 비해서, 전원증폭소자가 구비되어 열의 발생이 많기 때문에, 도 8에 도시된 방식으로 내부면(820)에 직접 밀착되게 장착되는 것이 바람직하다. 아울러, 보드 상하면에 각종 부품이 실장되는 보드는 도 9에 도시된 방식을 내부면에 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 기지국 함체는 다수개의 내외부면을 가진 부재들로 구성되는데, 각각의 부재들은 미도시된 체결구에 의해 기구적으로 연결되고, 각각의 보드들은 미도시된 콘넥터 또는 솔더링으로 상호 연결가능하며, 본 발명의 특징들을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되어서, 부재들의 기구적 연결관계나, 보드들 간의 전기적 연결 관계에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 도면 10 내지 도 14를 참조하여 안테나 기지국의 다른 실시예를 설명한다. 상기의 실시예에 따른 안테나 기지국과 본 실시예에 따른 안테나 기지국은 함체의 내부에 보드가 밀착 결합되어, 보드에서 발생되는 열을 외부 함체를 통해 방출하는 것은 동일하다. 그러나, 상술한 실시예에 따른 안테나 기지국은 보드가 외부 함체의 내부에 미리 결합된 상태에서, 추후 내부 함체에 결합될 수 있는 구성이다. 이에 반해 본 실시예의 안테나 기지국은 내부 함체에 보드가 미리 실장된 상태에서, 외부 함체가 내부 함체를 커버하는 구성으로 차이점이 있다. 이에, 상술한 구성이나, 내용 중 동일한 구성이나, 내용은 앞선 실시예의 설명을 준용한다.

도 10은 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나의 실시예에 다른 안테나 기지국의 구성들이 분리된 상태를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 개시의 안테나 기지국은 필터 하우징(120), 보드부(B1~B2, 적어도 하나 이상의 보드들과 전원 공급부 등을 포함함.) 및 케이스(110)를 포함할 수 있다. 이러한 안테나 기지국은 필터 하우징(120)을 중심으로 안테나부(15), 보드부(B1~B2), 케이스(110)가 적재 적소에 입체적으로 배치될 수 있다. '입체적 배치'는 상술하였듯이, X, Y 및 Z 축을 포함하는 3축을 고려하여 중요 구성 요소들이 배치된다는 것을 의미하는 것이다. 특히 이러한 요소들의 배치 및 조립 시 발열이나 조립의 용이성 등을 고려하는 것이다.

도 11 및 12는 도 10에 개시된 안테나 기지국에서, 필터 하우징에 보드들이 장착된 상태를 나타내는 도면이다. 도 13은 도 11의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 11 내지 도 13을 참조하면, 필터 하우징(120)은 상술한 구성의 내부 함체에 해당되며, 케이스(110)는 상술한 구성의 함체(11)에 해당되는 구성으로, 필터 하우징(120)은 함체(내부 함체), 필터부, 본체 등의 다양한 다른 명칭(이하에서는 '필터 하우징(120)'이라 함.)으로 명명할 수 있으며, 본 개시의 필터 하우징(120)은 박스형상을 가지며, 내부 공간으로 안테나부(15)가 수용되며, 보드부(B1~B4)가 배치됨으로써, 안테나 기지국에 포함되는 구성을 일컫는다. 또한, 케이스(110)는 함체(외부 함체), 하우징, 커버 등의 다양한 다른 명칭(이하에서는 '케이스(110)'라 함.)으로 명명할 수 있으며, 본 개시의 케이스(110)는 그 내측으로 안테나부(15)를 구비한 필터 하우징(120) 및 보드부(B1~B4)를 커버하는 구성으로 안테나 기지국의 가장 외부에 제공되는 구성을 일컫는다.

필터 하우징(120)은 다면체 형상을 가지며, 형상에 따라 복수개의 외부면들과 내부 공간을 가진다. 일 예로, 본 개시의 필터 하우징(120)은 직육면체 형상인 것을 예를 들었으며, 이러한 직육면체 형상의 필터 하우징(120)은 6개의 외부면들과 하나의 내부 공간을 가질 수 있다. 필터 하우징(120)의 서로 마주보게 대면되는 두 쌍의 외부면과 한 쌍의 상, 하 외부면을 포함한다. 즉, 제1,2외부 측면(131, 132)과, 제1,2 외부 측면(131, 132)과 각각 서로 이웃하여 서로 마주하는 제3,4외부 측면(133, 134)과, 상부 측면(136) 및 바닥면(135)으로 구분될 수 있다.

각각의 외부 측면(131~136)들에는 보드부(B1~B4)들이 실장될 수 있도록 소정 공간을 형성하는 실장부(121)가 형성된다. 실장부(121)는 각각의 외부 측면에 실장되는 보드부(B1~B4) 안착할 수 있도록 소정 인입된 홈 형상을 가질 수 있다. 이에, 필터 하우징(120)의 형상은 그 내부로 안테나부(15)를 실장하고, 필터 하우징(120)의 외측 면부들에는 일정한 형상으로 인입된 홈이 형성된다.

실장부(121)에는 연결 개구(122)가 형성된다. 연결 개구(122)는 실장부(121)와 이웃한 실장부(121)를 연통시켜, 외측 면부에 안착되는 보드와 이웃한 외측 면부에 안착되는 보드를 전기적으로 연결할 수 있도록 연결 단자들이 실장되거나, 연결 단자가 장착될 수 있다. 이에, 보드부(B1~B4)가 외측 면부(131-136)에 실장되면, 보드부(B1~B4)와 이웃한 보드부(B1~B4)는 연결 개구(122)를 통해 서로 전기적으로 바로 연결됨으로써, 연결 단자들이 외부로 노출되지 않으며, 보드부(B1~B4)를 필터 하우징(120)에 장착 후, 이들의 방열을 위해 케이스(110)와 서로 면대 면으로 접촉이 될 수 있다(도 11참조).

본 개시의 실시예에 따른 보드부(B1~B4, 14)는 그 일면으로 칩 등의 모듈들이 실장되는데, 보드부(B1~B4, 14)의 일면은 필터 하우징(120)의 외측 면부를 향하여 위치되게 실장부(121)에 결합된다. 이에, 보드부(B1~B4, 14)의 타일면은 필터 하우징(120)의 외측면으로 노출되며, 후술하는 케이스(110)가 필터 하우징(120)을 커버하면, 보드부(B1~B4, 14)의 타일면과 케이스(110)의 내측면은 면대 면으로 접촉될 수 있고, 보드부(B1~B4)에서 발생되는 열이 필터 하우징(120)은 물론 케이스(110) 측으로 방출될 수 있는 것이다.

보드부(B1~B4, 14)는 디지털 인터페이스 모듈(B1, DIM BOARD), 전원 증폭부(B2, B3, PAM BOARD), 업/다운 컨버터(B4, 랜 보드(LAN BOARD)라고도 함.), 전원 공급부(14. PSU BOARD)들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 보드들을 포함한다. 이들의 배치 상태는 안테나 기지국의 설치 방향이나 내부 구성들 간의 성능 등을 고려하여 입체적으로 다양하게 배치될 수 있음은 물론이다.

본 개시에서는 외부 측면(131-136)에 상기의 각각의 보드부(B1~B4, 14)가 제공되는 것을 예를 든다. 디지털 인터페이스 모듈(B1, DIM BOARD)은 필터 하우징(120)의 바닥면(135)의 실장부(121)에 인입되어 바닥면(135)과 평행하게 배치되고, 제1전원 증폭부(B2, PAM BOARD)는 제1외부 측면(131)의 실장부(121)에 인입되어 제1외부 측면(131)과 평행하게 배치된다. 제2전원 증폭부(B3, PAM BOARD)는 제2외부 측면(132)의 실장부(121)에 인입되어 제2외부 측면(132)에 평행하게 배치되고, 업/다운 컨버터(B4, LAN BOARD)는 제3외부 측면(133)의 실장부(121)에 인입되어 제3외부 측면(133)에 평행하게 배치된다. 또한, 전원 공급부(14, PSU BOARD)는 제3외부 측면에 대향하는 제4외부 측면(134)에 제공되고, 여기서 제1, 2전원 증폭부(B2, B3)는 필터 하우징(120)을 중심으로 서로 대향하여 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이는 발열 효율을 고려한 것이다. 즉, 제1, 2전원 증폭부(B2, B3)에는 전력 증폭 소자가 배치되는데, 전력 증폭 소자에서는 고온의 열이 발생하게 된다. 전력 증폭 소자에서 발생되는 열은 필터 하우징(120)에 제공되는 안테나부(15)의 방사 성능에 영향을 미치게 된다. 따라서, 제1,2 전원 증폭부(B2, B3)이 필터 하우징(120)을 중심으로 서로 이웃하게 제공되면, 전력 증폭 소자에서 발생되는 열이 한쪽으로 집중될 수 있다. 이에, 전원 증폭부가 복수개가 제공되는 경우에는 필터 하우징(120)을 중심으로 서로 대향하여 열이 일측으로 집중되는 것을 방지할 수 있다.

본 개시에서와 같이, 필터 하우징(120)이 직육면체의 형상을 가지는 경우는 제1,2 전원 증폭부(B2, B3)가 서로 대향하여 형성되는 것을 제안하나, 다면체의 형상을 가지는 필터 하우징(120)의 경우에는 외부 측면들 간의 거리가 가장 먼 위치의 실장부(121) 상에 전원 증폭부들이 실장되는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 보드부(B1~B4, 14)의 실장은 발열 문제뿐만 아니라, 실장되는 보드부(B1~B4, 14)간의 간섭 등을 고려할 수도 있음은 당업자라면 당연한 것이다.

또한, 상기 제1,2전원 증폭부(B2, B3)는 제1,2외부 측면(131,132)에 배치된 것을 예로 들었으나, 상기 제3,4외부 측면(133,134)에 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 업다운 컨버터(B4)와 전원 공급부(14)는 상기 제3,4외부 측면(133,134)에 구성되는데, 상기 제1,2전원 증폭부(B2, B3)가 제3,4외부 측면(133,134)에 배치된다면, 상기 제1,2외부 측면(131,132)에 배치될 수 있다. 상기 업다운 콘덴서(B4)와 전원 공급부(14)는 서로 마주보고, 대치하면서 이격된 상태를 유지한다. 또한, 상기 제1전원 증폭부(B2)는 상기 디지털 인터페이스 모듈(B1)과, 업다운 컨버터(B4) 및 전원 공급부(14)와 서로 수직방향으로 향하고, 상기 제2전원 증폭부(B3)는 상기 디지털 인터페이스 모듈(B1)과, 업다운 컨버터(B4) 및 전원 공급부(14)와 서로 수직방향으로 향하는 등의 실장되는 위치 등은 얼마든지 변경 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이 보드부(B1~B4, 14)는 그 일면이 외측 면부(131-135)를 향하여 실장부(121)에 체결되면, 각 보드부(B1~B4, 14)들은 연결 개구(122)를 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 필터 하우징(120)의 실장부(121)에 보드부(B1~B4, 14)가 체결되는 조립만으로 별도의 연결단자를 사용하지 않고도 보드부(B1~B4, 14)와 이웃한 보드부(B1~B4, 14)를 연결시킬 수 있는 장점이 있다. 보드부(B1~B4, 14)가 실장부(121)에 결합되면, 보드부(B1~B4, 14)의 타일면은 필터 하우징(120)의 외측면을 형성하게 된다. 이에 후술하는 케이스(110)가 필터 하우징(120)을 커버하며 체결하게 되면, 보드부(B1~B4, 14)의 타일면은 케이스(110)의 내측면과 면대 면 접촉이 될 수 있게 된다(도 12 및 13 참조).

보드부(B1~B4, 14)가 필터 하우징(120)에 체결됨은 물론 케이스(110)와 면대 면 접촉이 됨으로써, 상술한 전원 증폭부 등에 제공되는 전원 증폭 소자에서 발생되는 열은 필터 하우징(120) 측으로 발열될 수 있음은 물론 케이스(110)를 통해 외부로 방열될 수 있어, 방열 효과가 향상된다.

이때, 상기 보드부(B1~B4, 14)와 케이스(110)의 사이에는 써멀패드(150, Thermal pad)가 더 구비될 수 있다. 실제적으로 보드부(B1~B4, 14)와 케이스(110)가 면대 면 접촉이 되더라도 미시적으로는 그 밀착정도가 가공 상태 등에 따라 약하므로 써멀패드(150)를 더 구비하여 밀착정도를 강하게 함으로써, 방열효가가 더욱 배가되도록 함도 충분히 가능하다.

상술한 바와 같이, 보드부(B1~B4, 14)는 필터 하우징(120)의 실장부(121)에 안착되어 결합된다. 보드부(B1~B4)의 체결은 다양한 방법이 있을 수 있다. 예를 들어 나사 및 나사가 체결될 수 있도록 홀이 형성되어, 이를 통해 보드부(B1~B4, 15)가 실장부(121)에 체결될 수 있으며, 또는 양면 테이프와 같은 체결재를 이용하여 체결될 수도 있는 등의 그 체결을 위한 구성은 얼마든지 변형이나 변경이 될 수 있음은 물론이다. 보드부(B1~B4, 14)가 필터 하우징(120)에 체결된 상태에서 케이스(110)는 필터 하우징(120)을 커버하도록 구비된다. 즉, 조립 순서에 따라 설명하면, 앞선 실시예에서는 케이스(110)에 보드부(B1~B4, 14)들이 장착되고, 이웃하게 위치되는 보드부(B1~B4, 14)들을 전기적으로 연결하면서 필터 하우징(120)의 외부 측면에 결합시키는 구성이다.

더불어 본 실시예에서는 필터 하우징(120)의 실장부(121)에 보드부(B1~B4, 14)가 장착되면, 이웃한 보드부(B1~B4, 14)들은 연결 개구(122)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이 상태에서, 필터 하우징(120)의 외측으로 케이스(110)를 밀착 커버하면, 보드부(B1~B4)의 타면들이 케이스(110)의 내측면과 밀착되면서 커버되어 조립되는 것이다.

도 14는 도 11에 개시된 안테나 기지국이 결합된 상태를 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 필터 하우징(120)에 커버되는 케이스(110)는 일체형의 커버일 수도 있으나, 본 개시의 실시예에서는 복수개의 플레이트(111-114)들이 결합됨으로써 다면체 형상의 면들을 커버하도록 구비되는 것을 예를 들어 설명한다.

플레이트(111-114)에는 외측면은 복수개의 싱크들이 서로 이웃하게 형성되어 히트 싱크를 형성하는 발열부(HS)를 구비한다. 이로 인해 플레이트의 내측면(111b-114b)은 보드부(B1~B4, 14)의 타면과 대면되어 밀착 결합되도록 맞물리는 면을 형성한다. 정육면체의 형상을 가지는 필터 하우징(120)의 경우, 안테나부(15)가 실장되는 상부 외측면(137)을 제외하고, 각 면으로 플레이트(111-114)들이 제공될 수 있다.

본 개시의 안테나 기지국의 조립은 필터 하우징(120)에 보드부(B1~B4, 14)를 결합한 후, 각 외부 측면(131-136)에 플레이트(111-114)들이 결합됨으로써 조립 공정이 간략해진다. 또한 실장부(121)와 이웃한 실장부(121)와 결합된 각각의 보드부(B1~B4, 14)들이 별도의 연결선을 이용하지 않고도 연결 개구(122)를 통해 전기적으로 간단히 연결될 수 있다. 따라서 보드부 간 연결선의 외부 노출이 없어 전류가 보다 안정적으로 흐르고 조립 공정도 좀 더 단순화할 수 있다.

또한, 앞선 실시예에서와 같이, 보드부(B1~B4, 14)가 케이스(110)와 면 접촉됨으로써, 보드부(B1~B4, 14)에서 발생되는 열이 케이스(110)를 통해 외부로 발열될 수 있다. 더불어, 본 개시의 보드부(B1~B4)는 필터 하우징(120)에도 결합됨으로써, 필터 하우징(120)을 통한 발열도 가능하여 발열의 효율이 극대화 될 수 있는 것이다.

Claims

이동통신 시스템의 기지국장치로서,
다면체 형상이고 내부가 중공인 케이스;
상기 케이스의 내부에 수용되고, 상기 케이스와 동일한 면체 형상을 갖는 하우징; 및
상기 케이스와 하우징 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 보드부를 포함하고,
상기 하우징의 외부면에는 상기 적어도 하나의 보드부가 실장되는 실장부가 형성되며,
상기 실장부에는 상기 실장부와 이웃한 실장부를 연결시키며, 인접한 다른 보드부와 전기적으로 연결하기 위한 연결단자가 실장되는 연결개구가 구비되고,
상기 보드부가 상기 실장부에 안착되면 상기 보드부는 상기 연결단자에 접촉되어 상기 인접한 다른 보드부와 바로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제1항에 있어서,
상기 보드부는,
상기 케이스의 내면에 설치된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제1항에 있어서,
상기 보드부는,
상기 하우징의 외부면에 설치된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제2항에 있어서,
상기 보드부는 상기 케이스의 내부면에 밀착되게 설치되거나, 스페이서에 의해 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제3항에 있어서,
상기 케이스가 상기 하우징에 체결되면,
상기 케이스의 내부면은 상기 하우징의 외면에 설치된 보드부와 밀착되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 케이스의 외부면에는 방열을 위한 발열부가 형성된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 하우징의 외부면 중 면적이 가장 넓은 면에 설치되는 안테나를 더 포함하고,
상기 안테나가 설치되는 하우징의 외부면은 안테나의 반사판 역할을 위한 격벽이 구비되며,
상기 보드부는 상기 하우징의 외부면 중 안테나가 설치된 면을 제외한 나머지 면 중 어느 한 면 이상에 위치된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 보드부는 적어도 2개 이상의 전원증폭 보드부를 포함하고,
상기 각각의 전원증폭 보드부는 상호 대향하여 거리가 가장 먼 면에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 보드부는 전원공급 보드부를 포함하고,
상기 전원공급 보드부는 적어도 3개 이상의 다른 보드부가 설치되는 각각의 면들과 인접하는 면에 설치된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제5항에 있어서,
상기 케이스는 복수의 플레이트가 서로 결합되어 상기 하우징의 외부면을 감싸도록 결합된 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제10항에 있어서,
상기 플레이트는 발열부가 구비된 히트싱크 인 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
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제5항에 있어서,
상기 케이스의 내부면과 보드부 일면 사이에는 써멀패드(Thermal pad)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 기지국 장치