KR101840834B1 - Spatial power combiner for millimeter wave using horizontal electric field - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공간 전력 합성기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, RF 및 M/W 신호를 이용하는 탐색기에 적용되는 공간 전력 합성기에 관한 것이다.The present invention relates to a spatial power combiner. And more particularly, to a spatial power combiner applied to a searcher using RF and M / W signals.
RF 및 M/W 신호를 사용한 탐색기 및 통신 장비 등의 송신기에서 고출력 신호 생성을 위한 전력 증폭기가 필요하다. 기존 M/W 대역의 신호원은 진공관 기반의 신호원이 주로 사용되었으나, 반도체 공정의 발달로 반도체 소자 기반의 신호원으로 대체되고 있다.A power amplifier for generating a high output signal is required in a transmitter such as a seeker and a communication device using RF and M / W signals. In the existing M / W signal source, a vacuum tube based signal source was mainly used, but it is being replaced with a signal source based on a semiconductor device due to the development of a semiconductor process.
그런데 반도체 소자는 단일 소자에서의 출력 전력의 한계가 있으며, 이를 극복하기 위해 다수의 소자 또는 칩을 사용해 전력 결합하는 방식이 필요하다. 일반적인 전력 결합 방식은 바이너리(binary) 전력 결합 방식이지만, 이 경우 다수의 소자를 결합할 경우 전송선에 의한 손실이 발생하는 단점이 있다.However, a semiconductor device has a limitation in the output power in a single device, and a method of power coupling using a plurality of devices or chips is required to overcome the limit. A typical power coupling scheme is a binary power coupling scheme, but in this case, there is a disadvantage in that a loss due to a transmission line occurs when a plurality of devices are coupled.
이러한 문제점을 개선하기 위해 공간 전력 합성(spatial power combining) 기법이 적용될 수 있다.In order to solve this problem, a spatial power combining technique can be applied.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내부 전계 방향이 수평 방향이 되도록 설계되는 공간 전력 합성기를 제안하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spatial power combiner designed to have a horizontal direction of an internal electric field.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 도파관 구조를 가지는 공간 전력 합성기에 있어서, RF 신호를 인가받는 입력단 급전부; 증폭된 RF 신호를 외부로 출력하는 출력단 급전부; 상기 입력단 급전부와 상기 출력단 급전부 사이에 위치하며, 인가된 RF 신호를 증폭시키는 증폭기 칩; 및 증폭된 RF 신호를 방사시켜 상기 출력단 급전부로 전달하며, 상기 증폭기 칩과 상기 공간 전력 합성기의 내부면 사이에서 상기 공간 전력 합성기의 내부면에 대해 너비 방향으로 길게 형성되는 트랜지션 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기를 제안한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a spatial power synthesizer having a waveguide structure, the spatial power combiner comprising: an input stage feeder for receiving an RF signal; An output stage feeder for outputting an amplified RF signal to the outside; An amplifier chip positioned between the input terminal feeding part and the output terminal feeding part for amplifying an applied RF signal; And a transition substrate that radiates the amplified RF signal and transmits the amplified RF signal to the output stage feeder and is formed to be long in the width direction with respect to the inner surface of the spatial power combiner between the inner surface of the amplifier chip and the spatial power combiner This paper proposes a novel spatial power combiner.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과들을 얻을 수 있다.The present invention can achieve the following effects through the configurations for achieving the above object.
첫째, 2D 파라볼릭 반사기 구조를 이용하여 넓은 빔 폭의 전계를 생성할 수 있으며, 기존보다 내부에 더 많은 수의 칩을 장착할 수 있으므로 고출력의 증폭기 모듈 제작에 용이하다.First, the 2D parabolic reflector structure can be used to generate an electric field of a wide beam width, and since a larger number of chips can be mounted inside of the conventional structure, it is easy to manufacture a high output amplifier module.
둘째, 전체적인 구조를 단순화시킬 수 있으며, 누설 신호를 제거하는 효과도 얻을 수 있다.Second, the overall structure can be simplified, and the effect of removing the leakage signal can be obtained.
셋째, 다수의 트랜지션을 단일 기판에 제작하는 것이 가능해진다.Third, multiple transitions can be fabricated on a single substrate.
넷째, 증폭기 칩에서 발생하는 열에 대한 방열이 가능해진다.Fourth, it is possible to dissipate heat generated by the amplifier chip.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공간 전력 합성기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 전력 합성기를 구성하는 증폭기 장착부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 전력 합성기를 구성하는 증폭기 장착부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공간 전력 합성기의 전계 분포를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5 및 도 6은 H-plane Extension 방식의 도파관 모듈 제작의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서 제안하는 방식을 설명하기 위한 참고도들이다.
도 7은 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기의 내부 전계 분포에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기의 반사 손실 및 삽입 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기(100)를 구성하는 증폭기 장착부(150)의 제2 실시예 예시도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating an internal structure of a spatial power combiner according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an amplifier mounting part constituting a spatial power combiner according to a first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an amplifier mounting portion constituting the spatial power combiner according to the first embodiment of the present invention.
4 is a reference diagram for explaining an electric field distribution of a spatial power synthesizer according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5 and 6 are reference views for explaining a method proposed by the present invention to solve the problems of manufacturing a waveguide module of the H-plane extension type.
7 is a graph showing a simulation result of the internal electric field distribution of the spatial power combiner proposed by the present invention.
8 is a graph showing simulation results of return loss and insertion loss of the spatial power combiner proposed in the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a second embodiment of an
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.
종래에는 사각 도파관 또는 동축 도파관 내부에 다수의 증폭기를 배열하는 공간 전력 합성 방식을 사용하여 고출력의 신호를 생성하는 방식이 이용되고 있다.Conventionally, a method of generating a high output signal by using a spatial power combining method of arranging a plurality of amplifiers in a rectangular waveguide or a coaxial waveguide has been used.
그러나 사각 또는 동축 도파관 내부에 증폭기를 배열할 경우 도파관 내부에 칩 장착 개수에 한계가 있다. 특히, 사각 도파관의 경우 표준 도파관보다 큰 도파관을 사용할 경우 오버 모드(over-mode)에 대한 문제가 발생하기 때문에 도파관 폭을 증가시키는 데에 한계가 있다.However, when the amplifier is arranged inside a rectangular or coaxial waveguide, the number of chip mounting is limited within the waveguide. Particularly, in case of a rectangular waveguide, there is a problem in over-mode when using a waveguide larger than a standard waveguide, so there is a limit to increase the waveguide width.
또한 종래의 공간 전력 합성 방식에서는 증폭기 칩 및 트랜지션(transition) 기판이 공기 중에 위치하기 때문에 칩 장착을 위한 조립이 복잡하며, 증폭기에서 발생하는 열에 대한 방열 방안이 부족하다.In addition, in the conventional spatial power combining method, since the amplifier chip and the transition substrate are located in the air, assembly for chip mounting is complicated and there is a lack of heat dissipation for the heat generated in the amplifier.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, RF 및 M/W 고출력 증폭기 설계를 위한 공간 전력 합성기, 특히 밀리미터파 대역 공간 전력 합성기에 관한 것이다.The present invention relates to a space power combiner for RF and M / W high power amplifier design, and more particularly to a millimeter wave band space power combiner.
이하 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공간 전력 합성기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 1은 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기의 전체 형상에 대한 도면이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating an internal structure of a spatial power combiner according to an embodiment of the present invention. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an overall shape of a spatial power synthesizer proposed by the present invention; FIG.
도 1에 따르면, 공간 전력 합성기(100)는 제1 2D 파라볼릭 반사기(parabolic reflector; 110), 제2 2D 파라볼릭 반사기(120), 입력단 급전부(130), 출력단 급전부(140) 및 증폭기 장착부(150)를 포함한다.1, the
입력단 급전부(130)와 출력단 급전부(140)는 2D 형태의 급전혼 안테나 구조로 구성된다. 입력단 급전부(130)에 인가된 신호는 제1 2D 파라볼릭 반사기(110)를 통해 전파의 빔폭이 확장되어 증폭기 장착부(150)에 신호가 전달된다.The
본 발명에서 제1 2D 파라볼릭 반사기(110)와 제2 2D 파라볼릭 반사기(120)는 공간 전력 합성기(100) 내부의 전계 방향이 수평 방향이 되도록 설계한다. 이때 제1 2D 파라볼릭 반사기(110)는 증폭기 장착부(150)로의 입력용으로 설계되며, 제2 2D 파라볼릭 반사기(120)는 증폭기 장착부(150)에서의 출력용으로 설계된다.In the present invention, the first 2D
증폭기 장착부(150)에서는 핀-라인 트랜지션(finline transition) 구조를 통해 증폭기 칩에 신호가 전달되며, 증폭기에서 증폭된 신호는 다시 핀-라인 트랜지션 구조와 제2 2D 파라볼릭 반사기(120)을 거쳐 출력단 급전부(140)로 신호가 전달된다.In the
구체적으로 설명하면, 증폭기 장착부(150)에서는 공간 전력 합성기(100) 내부의 전파를 수신한 후 수신된 신호를 증폭기 칩에서 증폭 후 다시 공간 전력 합성기(100) 내부로 전파를 방사한다. 증폭기 장착부(150)에서 방사된 신호는 다시 제2 2D 파라볼릭 반사기(120)을 거쳐 출력단 급전부(140)로 신호가 전달된다.More specifically, the
본 발명에서는 두 2D 파라볼릭 반사기들(110, 120)을 사용하여 전파의 빔 폭을 확장하기 때문에 도파관 내부에 칩을 장착하는 공간 합성 방식과 비교하여 도파관 확장시 발생하는 오버 모드(over-mode)에 대한 문제점 없이 다수의 칩을 장착할 수 있는 장점이 있다.Since the two-dimensional
도 2 및 도 3은 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기(100)를 구성하는 증폭기 장착부(150)의 제1 실시예 예시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 전력 합성기를 구성하는 증폭기 장착부의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 전력 합성기를 구성하는 증폭기 장착부의 단면도이다.FIG. 2 and FIG. 3 are views illustrating a first embodiment of an
증폭기 장착부(150)는 공간 전력 합성기(100) 내부의 전파를 수신 및 방사하기 위한 트랜지션 구조(220)와 트랜지션을 사용해 수신된 신호를 증폭해주는 증폭기 칩(210)으로 구성된다.The
본 발명에서 트랜지션 구조(220)는 핀-라인 트랜지션을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 다이폴 트랜지션 등 수평 방향의 전계를 수신할 수 있는 다른 구조의 트랜지션 구조(220)를 사용해도 무방하다.In the present invention, the
종래에는 전계가 수직 방향으로 형성되기 때문에 개별 트랜지션 및 칩을 수직 방향으로 장착하게 된다. 본 발명에서는 수평 방향의 전계를 사용하기 때문에 다수의 핀-라인 트랜지션을 일체형으로 제작할 수 있어 제작 및 조립이 간편해지는 장점이 있다.Conventionally, since the electric field is formed in the vertical direction, individual transitions and chips are vertically mounted. In the present invention, since an electric field in a horizontal direction is used, a plurality of pin-line transitions can be integrally manufactured, which makes it possible to simplify fabrication and assembly.
증폭기 장착부(150)는 공간 전력 합성기(100) 내부에서 금속 블록(230) 위에 장착된다. 수직 방향으로 증폭기가 장착되는 방식은 증폭기 칩 및 트랜지션이 공기 중에 위치하기 때문에 증폭기 칩에서 발생하는 열에 대한 방열 대책이 부족한 문제점이 있다. 본 발명에서는 증폭기 하단에 존재하는 금속 블록(230)을 통해 방열이 가능한 장점이 있다.The
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공간 전력 합성기의 전계 분포를 설명하기 위한 참고도이다.4 is a reference diagram for explaining an electric field distribution of a spatial power synthesizer according to an embodiment of the present invention.
종래의 방식에서는 전계가 수직 방향으로 생성되기 때문에 트랜지션 기판 및 증폭기 칩이 수직 방향으로 장착된다. 이 경우 제작 및 조립의 복잡성이 증가하고, 증폭기 칩에 대한 방열 대책이 부족하다. 또한 다수의 칩을 장착하기 위해서는 H-plane 방향으로 도파관 폭을 확장해야 하지만, 이 경우 오버 모드(over-mode)가 발생하여 도파관 폭이 증가하고 칩 장착 개수에 한계가 있다.In the conventional method, since the electric field is generated in the vertical direction, the transition board and the amplifier chip are mounted in the vertical direction. In this case, the complexity of fabrication and assembly increases, and heat dissipation measures against the amplifier chip are lacking. Further, in order to mount a plurality of chips, the waveguide width should be extended in the H-plane direction. However, in this case, over-mode occurs and the waveguide width increases and the number of chip mounting is limited.
본 발명에서는 종래의 공간 전력 합성기에서 사용하는 방식과 다르게 수평 방향의 전계를 사용하고, E-plane 방향으로 도파관을 확장하는 구조를 적용한다.In the present invention, a horizontal electric field is used and a waveguide is extended in the E-plane direction, unlike the conventional method used in the spatial power combiner.
수평 방향의 전계를 사용하기 위해서 증폭기 장착부(150)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 수평 방향 전계를 송수신할 수 있도록 핀-라인 트랜지션을 수평 방향으로 장착한다.To use the electric field in the horizontal direction, the
본 발명에서 제안하는 바와 같이 공간 전력 합성기(100)를 구성할 경우 도파관 모듈 제작시 누설 신호를 제거하는 효과도 얻을 수 있다. 이하에서는 이에 대해 자세하게 설명한다.In the case of constructing the spatial power combiner 100 as proposed in the present invention, it is possible to obtain an effect of eliminating the leakage signal when fabricating the waveguide module. This will be described in detail below.
도 5 및 도 6은 H-plane Extension 방식의 도파관 모듈 제작의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서 제안하는 방식을 설명하기 위한 참고도들이다.FIGS. 5 and 6 are reference views for explaining a method proposed by the present invention to solve the problems of manufacturing a waveguide module of the H-plane extension type.
조립 방식을 사용하여 도파관 모듈을 제작할 경우, 공간 합성기 내부 공간은 표준 도파관과 동일한 높이를 가지며, H-plane 방향으로 확장된 구조를 가진다. 도파관 모듈 제작은 상/하부 금속 구조를 조립하는 방식을 사용하며, 이 경우 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 상/하 도파관 모듈 사이에 작은 gap으로도 누설 신호가 발생함을 확인할 수 있다.When the waveguide module is fabricated using the assembly method, the space inside the space synthesizer has the same height as the standard waveguide and has an extended structure in the H-plane direction. The waveguide module is fabricated by assembling the upper and lower metal structures. In this case, as shown in FIG. 6 (a), it can be confirmed that a leakage signal is also generated in a small gap between the upper and lower waveguide modules .
본 발명은 E-plane Extension 방식으로 수평 방향의 전계를 사용해 도파관 모듈 제작시 발생하는 누설(leakage)을 해결할 수 있다. 본 발명의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 공간 합성기 내부 공간은 표준 도파관의 폭에 해당하는 길이(W-band 주파수의 경우 2.54mm)를 높이로 사용하며, E-plane 방향으로 길이를 확장된 구조를 가진다.The present invention can solve the leakage occurring in manufacturing a waveguide module by using an electric field in a horizontal direction by an E-plane extension method. In the present invention, as shown in FIG. 5, the inner space of the spatial synthesizer uses a height corresponding to the width of a standard waveguide (2.54 mm in the case of a W-band frequency) as an elevation, .
도파관 모듈 제작은 수직 방향 전계를 사용한 경우(H-plane Extension)와 동일하게 상/하부 금속 구조를 조립하는 방식을 사용하며, 이에 따라 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 0.02mm의 작은 gap이 상/하 도파관 모듈 사이에 있는 경우에도 누설 신호가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.The waveguide module is fabricated by assembling the upper and lower metal structures in the same manner as in the case of using the vertical direction electric field (H-plane Extension). Accordingly, as shown in FIG. 6 (b) It can be confirmed that a leakage signal is not generated even when the waveguide module is located between the upper and lower waveguide modules.
도 7은 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기의 내부 전계 분포에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다. 도 7은 본 발명의 2D 파라볼릭 공간 전력 합성기에 대한 내부 전계 분포 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.7 is a graph showing a simulation result of the internal electric field distribution of the spatial power combiner proposed by the present invention. FIG. 7 is a diagram showing simulation results of an internal field distribution for a 2D parabolic space power synthesizer of the present invention. FIG.
입력단 급전부(130)에서 인가된 전파가 제1 2D 파라볼릭 반사기(110)를 거쳐 넓은 빔 폭의 전계를 형성하여 도파관 트랜지션 구조로 신호를 전달하며, 도파관 트랜지션 구조를 통과한 전파가 제2 2D 파라볼릭 반사기(120)를 통해 전파가 모아져 출력단 급전부(140)로 전달됨을 확인할 수 있다.The radio wave applied from the
도 8은 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기의 반사 손실 및 삽입 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다. 도 8의 (a)는 본 발명의 2D 파라볼릭 공간 전력 합성기의 반사 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 8의 (b)는 본 발명의 2D 파라볼릭 공간 전력 합성기의 삽입 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.8 is a graph showing simulation results of return loss and insertion loss of the spatial power combiner proposed in the present invention. FIG. 8A is a diagram showing a simulation result on the return loss of the 2D parabolic space power combiner according to the present invention, and FIG. 8B is a graph showing simulation results of the insertion loss of the 2D parabolic space power combiner of the present invention Fig.
도 8에 따르면, 동작 주파수에서 반사 손실이 -20dB 이하이며, 삽입 손실이 -0.5dB 이상으로 2D 파라볼릭 공간 전력 합성기가 정상적으로 동작함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the 2D parabolic space power combiner operates normally with an insertion loss of -0.5 dB or more with a reflection loss of -20 dB or less at the operating frequency.
도 9는 본 발명에서 제안하는 공간 전력 합성기(100)를 구성하는 증폭기 장착부(150)의 제2 실시예 예시도이다. 도 9는 증폭기 장착부(150)의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a second embodiment of an
본 발명의 제1 실시예에서 공간 전력 합성기(100)는 상/하부 금속 도파관 모듈로 구성되며, 증폭기 장착부(150)는 하부 금속 도파관 모듈에 장착되는 구조이다.In the first embodiment of the present invention, the
본 발명에서는 제2 실시예와 같이 상/하부 금속 도파관 모듈을 대칭이 되도록 증폭기 장착부(150)를 상/하부 금속 양쪽에 장착할 수 있으며, 이 경우 공간 전력 합성기(100) 내부에 장착 가능한 칩의 수를 2배로 증가시킬 수 있다.In the present invention, the
이상 설명한 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention described above has the following effects.
첫째, 2D 파라볼릭 반사기 구조를 사용해 넓은 빔 폭의 전계를 생성할 수 있으며, 이에 따라 종래의 공간 전력 합성 방식과 비교하여 내부에 더 많은 수의 칩을 장착할 수 있으므로 고출력의 증폭기 모듈 제작에 용이하다.First, the 2D parabolic reflector structure can be used to generate an electric field having a wide beam width. Accordingly, it is possible to mount a larger number of chips in the interior compared with the conventional spatial power combining method, thereby making it easy to produce a high output amplifier module Do.
둘째, 종래의 공간 전력 합성기는 수직 방향의 전계를 사용하여 H-plane으로 도파관을 확장하는 방식을 사용했다. 그러나 이 경우 도파관 모듈 조립시 상/하 도파관 모듈의 갭(gap)을 통해 누설 신호가 발생하는 문제점이 있다.Second, the conventional spatial power combiner uses a method of expanding a waveguide to an H-plane by using an electric field in a vertical direction. However, in this case, there is a problem that a leakage signal is generated through the gap of the upper and lower waveguide modules when assembling the waveguide module.
본 발명에서는 수평 방향의 전계를 사용하여 E-plane으로 도파관을 확장하는 방식을 사용함으로써 구조를 단순화하면서 누설 신호를 제거하는 효과를 얻을 수 있다.In the present invention, by using a method of expanding a waveguide to an E-plane by using an electric field in a horizontal direction, an effect of eliminating a leakage signal can be obtained while simplifying the structure.
셋째, 본 발명에서는 수평 방향의 전계 분포를 적용하기 위해 증폭기 장착부(150)의 핀-라인 트랜지션을 수평 방향으로 장착하며, 이를 적용할 경우 종래에 개별 트랜지션 기판을 제작해 장착하는 방식 대신 다수의 트랜지션을 단일 기판에 제작할 수 있는 장점이 있다.Third, in the present invention, in order to apply the electric field distribution in the horizontal direction, the pin-line transitions of the
넷째, 증폭기 장착부(150)가 금속 구조물에 바로 장착되기 때문에 기존에 공기 중에 장착되는 방식과 비교해 증폭기 칩에서 발생하는 열에 대한 방열이 가능한 장점이 있다.Fourth, since the
이상 설명한 본 발명은 밀리미터파 탐색기에 적용할 수 있다. 특히 본 발명은 탐색기, 레이더 및 통신 장비 고출력의 RF 및 M/W 신호를 생성하기 위한 증폭기 개발에 활용할 수 있다.The present invention described above can be applied to a millimeter wave searcher. In particular, the present invention can be utilized in the development of amplifiers for generating high-output RF and M / W signals in searchers, radar, and communications equipment.
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention has been described with reference to Figs. Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, preferred forms of the present invention that can be inferred from the above embodiment will be described.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공간 전력 합성기는 도파관 구조를 가지는 것으로서, 입력단 급전부, 출력단 급전부, 증폭기 칩 및 트랜지션 기판을 포함한다.A spatial power combiner according to a preferred embodiment of the present invention has a waveguide structure, and includes a input feeder, an output feeder, an amplifier chip, and a transition board.
입력단 급전부는 RF 신호를 인가받는 것이다. 입력단 급전부는 혼 안테나 구조로 형성될 수 있다.The input stage feed part receives the RF signal. The input end feeding part may be formed of a horn antenna structure.
출력단 급전부는 증폭된 RF 신호를 외부로 출력하는 것이다. 출력단 급전부는 혼 안테나 구조로 형성될 수 있다.The output stage power supply unit outputs the amplified RF signal to the outside. The output end feeding part may be formed of a horn antenna structure.
증폭기 칩은 입력단 급전부와 출력단 급전부 사이에 위치하며, 인가된 RF 신호를 증폭시키는 것이다.The amplifier chip is located between the input stage feeder and the output stage feeder and amplifies the applied RF signal.
트랜지션 기판은 증폭된 RF 신호를 방사시켜 출력단 급전부로 전달하며, 증폭기 칩과 공간 전력 합성기의 내부면 사이에서 공간 전력 합성기의 내부면에 대해 너비 방향으로 길게 형성되는 것이다. 본 발명에서는 이러한 트랜지션 기판의 구조에 따라 공간 전력 합성기의 내부 전계 방향이 공간 전력 합성기의 폭에 대해 수평 방향으로 형성되도록 구현할 수 있다.The transitional substrate radiates the amplified RF signal to the output stage feeder and is formed to be long in the width direction with respect to the inner surface of the spatial power synthesizer between the inner surface of the amplifier chip and the spatial power synthesizer. According to the present invention, the internal field direction of the spatial power combiner may be formed in a horizontal direction with respect to the width of the spatial power combiner according to the structure of the transition substrate.
트랜지션 기판은 핀라인 트랜지션(finline transition) 구조로 형성될 수 있다.The transition substrate may be formed with a finline transition structure.
공간 전력 합성기는 금속 블록을 더 포함할 수 있다.The spatial power combiner may further comprise a metal block.
금속 블록은 공간 전력 합성기의 내부면에 돌출되어 형성되는 것이다. 트랜지션 기판은 이러한 금속 블록 위에 장착될 수 있다.The metal block is formed to protrude from the inner surface of the spatial power synthesizer. The transition substrate can be mounted on such a metal block.
한편 본 발명에서는 일 트랜지션 기판과 타 트랜지션 기판이 상호 연결되어 공간 전력 합성기의 내부에 복수개의 트랜지션 기판들이 일체형으로 제조될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the one transition substrate and the other transition substrate are mutually connected, and a plurality of transition substrates may be integrally manufactured in the spatial power combiner.
공간 전력 합성기는 한쌍의 파라볼릭 반사기를 더 포함할 수 있다.The spatial power combiner may further include a pair of parabolic reflectors.
파라볼릭 반사기는 공간 전력 합성기의 내부 양측에 위치하며, 인가된 RF 신호의 빔 폭을 확장시켜 증폭기 칩으로 전달하는 것이다.The parabolic reflector is located on both sides of the spatial power combiner and extends the beam width of the applied RF signal to the amplifier chip.
파라볼릭 반사기는 증폭기 칩에 대해 입력단 급전부 및 출력단 급전부와 서로 다른 방향에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 파라볼릭 반사기는 입력단 급전부 및 출력단 급전부에 대해 직교하는 방향에 한쌍이 구비될 수 있다.The parabolic reflector may be located in a different direction from the input stage feeder and the output feeder relative to the amplifier chip. Preferably, the parabolic reflector may be provided with a pair in a direction orthogonal to the input terminal feeder and the output terminal feeder.
한편 공간 전력 합성기는 E-평면(E-plane) 방향으로 길이 확장되는 도파관 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, the spatial power combiner may have a waveguide structure extending in the E-plane direction.
또한 공간 전력 합성기는 그 내부 공간이 표준 도파관보다 더 높게 형성될 수 있다.Also, the spatial power combiner may have a higher internal space than a standard waveguide.
한편 증폭기 칩 및 트랜지션 기판은 상하 대칭으로 형성되어 공간 전력 합성기의 내부에 적어도 두개 구비되는 것도 가능하다.On the other hand, the amplifier chip and the transition substrate may be formed to be vertically symmetrical and provided at least two inside the spatial power synthesizer.
이상 설명한 공간 전력 합성기는 밀리미터파 탐색기에 장착될 수 있다.The spatial power combiner described above can be mounted on a millimeter wave searcher.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all elements constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Furthermore, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined in the Detailed Description. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, changes, and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (13)
RF 신호를 인가받는 입력단 급전부;
증폭된 RF 신호를 외부로 출력하는 출력단 급전부;
상기 입력단 급전부와 상기 출력단 급전부 사이에 위치하며, 인가된 RF 신호를 증폭시키는 증폭기 칩;
상기 공간 전력 합성기의 내부면에 돌출되어 형성되는 금속 블록; 및
증폭된 RF 신호를 방사시켜 상기 출력단 급전부로 전달하며, 상기 증폭기 칩과 상기 공간 전력 합성기의 내부면 사이에서 상기 공간 전력 합성기의 내부면에 대해 너비 방향으로 길게 형성되고, 상기 금속 블록 위에 장착되는 트랜지션 기판
을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.A spatial power combiner having a waveguide structure,
An input terminal feeding part for receiving an RF signal;
An output stage feeder for outputting an amplified RF signal to the outside;
An amplifier chip positioned between the input terminal feeding part and the output terminal feeding part for amplifying an applied RF signal;
A metal block protruding from the inner surface of the spatial power combiner; And
And an antenna for receiving the amplified RF signal and transmitting the amplified RF signal to the output stage feeder and being formed to be long in the width direction with respect to the inner surface of the space power combiner between the inner surface of the amplifier chip and the spatial power combiner, Transition substrate
Wherein the spatial power combiner comprises:
상기 공간 전력 합성기의 내부 전계 방향은 상기 공간 전력 합성기의 폭에 대해 수평 방향인 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein an internal electric field direction of the spatial power combiner is a horizontal direction with respect to a width of the spatial power combiner.
상기 트랜지션 기판과 다른 트랜지션 기판이 상호 연결되어 상기 공간 전력 합성기의 내부에 복수개의 트랜지션 기판들이 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein the transition board and another transition board are connected to each other so that a plurality of transition boards are integrally manufactured in the space power combiner.
상기 트랜지션 기판은 핀라인 트랜지션(finline transition) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein the transition substrate is formed in a finline transition structure.
상기 공간 전력 합성기의 내부 양측에 위치하며, 인가된 RF 신호의 빔 폭을 확장시켜 상기 증폭기 칩으로 전달하는 파라볼릭 반사기
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
And a parabolic reflector located on both sides of the spatial power combiner and extending a beam width of an applied RF signal to the amplifier chip,
Wherein the spatial power combiner further comprises:
상기 파라볼릭 반사기는 상기 증폭기 칩에 대해 상기 입력단 급전부 및 상기 출력단 급전부와 서로 다른 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 6,
Wherein the parabolic reflector is positioned in a direction different from the input terminal feeder and the output terminal feeder with respect to the amplifier chip.
상기 파라볼릭 반사기는 상기 입력단 급전부 및 상기 출력단 급전부에 대해 직교하는 방향에 한쌍이 구비되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.8. The method of claim 7,
Wherein the parabolic reflector is provided with a pair in a direction orthogonal to the input terminal feeder and the output terminal feeder.
상기 입력단 급전부와 상기 출력단 급전부는 혼 안테나 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein the input terminal feeder and the output terminal feeder are formed of a horn antenna structure.
상기 공간 전력 합성기는 E-평면(E-plane) 방향으로 길이 확장되는 도파관 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein the spatial power combiner has a waveguide structure extending in the E-plane direction.
상기 공간 전력 합성기는 그 내부 공간이 표준 도파관보다 더 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.11. The method of claim 10,
Wherein the spatial power combiner has a higher internal space than a standard waveguide.
상기 증폭기 칩 및 상기 트랜지션 기판은 상하 대칭으로 형성되어 상기 공간 전력 합성기의 내부에 적어도 두개 구비되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein the amplifier chip and the transition substrate are vertically symmetric, and at least two spatial power combiners are provided in the spatial power combiner.
상기 공간 전력 합성기는 밀리미터파 탐색기에 장착되는 것을 특징으로 하는 공간 전력 합성기.The method according to claim 1,
Wherein the spatial power combiner is mounted on a millimeter wave searcher.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170131354A KR101840834B1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Spatial power combiner for millimeter wave using horizontal electric field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020170131354A KR101840834B1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Spatial power combiner for millimeter wave using horizontal electric field |
Publications (1)
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|---|---|
| KR101840834B1 true KR101840834B1 (en) | 2018-03-21 |
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ID=61900700
Family Applications (1)
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| KR1020170131354A KR101840834B1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Spatial power combiner for millimeter wave using horizontal electric field |
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| KR (1) | KR101840834B1 (en) |
-
2017
- 2017-10-11 KR KR1020170131354A patent/KR101840834B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Michael P. DeLisio외 1인, "Quasi-Optical and Spatial Power Combining", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, 2002년.* |
| Nai-Shuo Cheng외 4인, "40-W CW Broad-Band Spatial Power Combiner Using Dense Finline Arrays", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL-47, NO-7, 1999년.* |
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