KR101864372B1 - 송수신 모듈 - Google Patents

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KR101864372B1
KR101864372B1 KR1020170082598A KR20170082598A KR101864372B1 KR 101864372 B1 KR101864372 B1 KR 101864372B1 KR 1020170082598 A KR1020170082598 A KR 1020170082598A KR 20170082598 A KR20170082598 A KR 20170082598A KR 101864372 B1 KR101864372 B1 KR 101864372B1
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KR1020170082598A
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심보현
조희진
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국방기술품질원
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Abstract

본 발명은 PCB 구조 특성에 따른 진동 취약성을 개선하고, 납땜 부위 열화 등에 의한 아킹 발생을 방지하고, 전력 결합 부위의 전력손실에 따른 발열로 인해 PCB 패턴이 변색되는 것을 방지하여 신뢰도와 성능을 향상시킨 송수신 모듈을 제공하고자 한다.

Description

송수신 모듈{Transmit and Receive Module}
본 발명은 탐색레이더 용 송수신 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)는 인간의 가시거리 한계를 초월하여 원거리에 있는 물체의 존재를 탐지하는 센서로서, 기상 여건이나 주야에 관계없이 전천후 기능을 가지고 단거리부터 수평선 너머 지구 반대편의 장거리 물체까지 탐지할 수 있다. 또한 레이더 산업은 미래전장의 핵심 기술이며 국내 방위산업체에서는 최첨단 기술을 적용하여 추적레이더, 다기능레이더, 영상레이더, 피아식별 레이더, 탐색레이더를 개발·생산하고 있다.
그 중 탐색레이더는 대상 표적에 따라 대공탐색레이더, 해면탐색레이더 그리고 전장 감시·통제레이더 등으로 분류되며, 탐지거리에 따라 단거리, 중·장거리 및 초장거리 레이더로 구분된다.
반도체 송수신조립체(TRM: Transmit and Receive Module)는 배열의 빔 합성을 통해 증폭기조립체(TWTA)와 유사한 고출력을 획득하면서 중앙집중식 송신기보다 신뢰성이 높고 기계적 빔 조향보다 기민성이 요구되는 능동 위상배열 시스템의 핵심부품이다. 지상 또는 함정용 레이더의 경우 면당 약 3,000개 이상의 반도체 송수신조립체로 구성되며 항공탑재용 레이더는 약 1,000개로 이루어진다.
반도체 송수신조립체는 송·수신 기능뿐만 아니라 위상 및 이득제어를 통한 빔 조향 및 빔 폭 변화가 가능하도록 패키지 내에 구성부품을 장착할 수 있으며, 이러한 구조로 널리 활용되고 있는 것이 브릭(Brick) 및 타일(Tile) 형태이다.
브릭(Brick) 형태 구조는 무선주파수(RF, Radio Frequency) 기판, 제어 기판, 전원분배 기판 및 방열 기판 등 여러 스틱으로 이루어져 있으며 복사소자 및 여타의 제어회로 등 부 시스템이 동일 평면상에서 평행한 방향으로 구성된다.
반면 타일(Tile)은 종 방향으로 겹겹이 포개어지는 형태이며 3차원 구조를 형성함으로서 무게나 체적을 줄일 수 있다.
이와 같은 반도체 송수신조립체의 소형화, 고밀도화, 고출력화는 국방 분야 레이더 기술 발전에 긍정적인 영향을 미치지만, 시스템 운용에 따라 열 발생률 또한 증가하는 문제점을 야기하고 있다.
특히, 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1의 (A), (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 종래의 전력결합기 PCB 패턴과 커넥터 사이에 불연속 구간을 포함하는 연결구조와 절연거리 미확보에 의해 열이 발생하게 되어, (c)와 같이, 납땜 부위 열화에 따른 납땜 부 변형, 아킹이 발생하여 도 2와 같은 소손 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 이를 해결하기 위해 소손 현상, 오동작 및 고장을 방지하기 위한 장치가 요구되는 실정이다.
KR 등록 제10-1118919호(2012.02.15)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, PCB 구조 특성에 따른 진동 취약성을 개선하고, 납땜 부위 열화 등에 의한 아킹 발생을 방지하고, 전력 결합 부위의 전력손실에 따른 발열로 인해 PCB 패턴이 변색되는 것을 방지하여 신뢰도와 성능을 향상시킨 송수신 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부로부터 수신된 신호가 입력되고, 입력된 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 분기시켜 전달하는 구동 증폭부; 구동 증폭부에서 전달된 신호의 전력을 증폭시키기 위해 마련되며, 외부로 돌출되도록 형성된 핀부를 포함하는 복수 개의 전력 증폭부; 핀부가 삽입되는 홈부를 갖는 제1 내지 제4 회로패턴을 포함하고, 핀부와 홈부 사이에 불연속 부분이 없도록 전 영역에 걸쳐서 결합되며, 제1 내지 제4 회로패턴을 통하여 전달된 전력이 합류되는 제5 회로패턴을 포함하며, 전력을 결합하여 송출하기 위한 전력 결합부; 및 목표물을 탐지하기 위해 전력 결합부에서 결합된 전력을 고출력으로 송신하는 송출부; 를 포함하는 송수신 모듈을 제공한다.
또한, 전력 증폭부와 전력 결합부는 절연되도록 소정간격 이격되게 배치되는 것을 포함한다.
또한, 핀부를 둘러싸며, 전력 증폭부와 전력 결합부 사이에 배치되는 절연 스페이서를 포함한다.
또한, 제5 회로패턴의 폭은 제1 내지 제4 회로패턴의 폭보다 넓게 마련되는 것을 포함한다.
또한, 핀부와 홈부는 전기적/물리적 불연속 부분이 없도록 전 영역에 걸쳐서 결합되는 것을 포함한다.
또한, 상기 전력 결합부의 제1 내지 제4 회로패턴에 진동이 유입되지 않도록, 제1 및 제4 회로패턴을 따라 바깥쪽 영역에 마련되는 지지부재를 더 포함한다.
또한, 상기 전력 증폭부는, 제1 내지 제4 전력증폭기를 포함한다.
또한, 상기 제1 내지 제4 전력증폭기는, 각각 복수 개의 증폭 유닛을 포함한다.
또한, 상기 전력결합부는, 제1 중간결합부, 제2 중간결합부 및 종단 결합부를 포함한다.
또한, 상기 제1 및 제2 전력증폭기는 제1 중간 결합부에 의해 전력이 결합되고, 제3 및 제4 전력증폭기는 제2 중간 결합부에 의해 전력이 결합되어, 종단 결합부에 의해 제1 및 제2 중간결합부의 전력이 결합되는 것을 포함한다.
또한, 상기 전력 증폭부와 전력 결합부의 이격 간격은 0.5mm 내지 1.0mm 인 것을 포함한다.
또한, 상기 제5 회로패턴의 폭은 60 내지 80 마이크로미터(μm)인 것을 포함한다.
또한, 상기 송수신 모듈에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함한다.
또한, 상기 송수신 모듈의 상태 정보를 입력받아 제어하는 제어부를 더 포함한다.
또한, 상기 지지부재는, 로하셀 폼(Rohacell foam) 인 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 종래의 송수신 모듈에서 발생하는 소손 현상, 오작동 및 고장을 방지하여 송수신 모듈의 신뢰성 및 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 종래의 PCB 체결구조를 나타낸 도면 및 사진이다.
도 2는 종래 구조에 의한 송수신 모듈의 소손 현상을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 핀부와 홈부의 체결상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 전력결합부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 핀부와 홈부의 체결 상태를 비교 설명하기 위한 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 전력증폭부과 전력결합부의 상태를 비교 설명하기 위한 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 지지부재를 설명하기 위한 사진이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 사용을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 20은 본 발명의 실시예 1 내지 5를 설명하기 위한 시험장치 사진 및 그 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 고속의 소형 표적을 탐지하고 추적하기 위한 고출력 송신기와 높은 동적 영역을 갖는 수신기를 포함하도록 설계된 해상 탐색레이더 용 송수신 모듈(TRM, Transmit Receive Module)로, 상기 송수신 모듈에서 발생하는 소손 현상, 오작동 및 고장을 방지하여 송수신 모듈의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
예시적인 본 발명의 송수신 모듈에 의하면, PCB 구조 특성에 따른 진동 취약성을 개선하고, 납땜 부위 열화 등에 의한 아킹 발생을 방지하고, 전력 결합 부위의 전력손실에 따른 발열로 인해 PCB 패턴이 변색되는 것을 방지함으로써, 송수신 모듈의 신뢰성과 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 개략도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 구성을 나타낸 도면, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 핀부와 홈부의 체결상태를 설명하기 위한 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 전력결합부를 나타낸 도면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 핀부와 홈부의 체결 상태를 비교 설명하기 위한 사진, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 하우징과 전력결합부의 상태를 비교 설명하기 위한 사진, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 지지부재를 설명하기 위한 사진, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 사진, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈의 사용을 설명하기 위한 도면, 도 13 내지 도 20은 본 발명의 실시예1 내지 4를 설명하기 위한 시험장치 사진 및 그 결과를 나타낸 그래프 이다.
이하, 도 3 내지 도 20을 참조하여, 본 발명에 따른 송수신 모듈(10)을 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 송수신 모듈(10)은 구동증폭부(100), 전력증폭부(200), 전력결합부(300), 송출부(400)를 포함한다.
이에 더하여, 송수신 모듈(10)에 전원을 공급하는 전원부(500)를 더 포함할 수 있다.
또한, 송수신 모듈(10)의 상태정보를 입력받아 제어하는 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 송수신 모듈(10)의 구성요소들은 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 구동증폭부(100)는 외부로부터 수신된 신호가 입력되고, 입력된 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 분기시켜 전력증폭부(200)로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 전력증폭부(200)는 소정 공간이 마련된 하우징(202) 내부에 제1 내지 제4 전력증폭기(210,220,230,240)가 나란히 배열될 수 있다.
상기 제1 전력증폭기(210)는 복수 개의 증폭유닛(250)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증폭유닛(250)은 4개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 전력증폭기(210)는 구동증폭부(100)로부터 전달받은 신호가 구동유닛(260)에 의해 분기되어 복수 개의 증폭유닛(250)으로 각각 전달될 수 있다.
이에 더하여, 상기 제1 전력증폭기(210)는 복수 개의 증폭유닛(250)에 의해 증폭된 전력이 합류되도록 전력결합인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit, 270)이 각각 연결 구비될 수 있다.
상기 제2 내지 제4 전력증폭기(220,230,240)는 상기 제1 전력증폭기(210)와 동일한 구성으로 각각 마련될 수 있다.
여기서, 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)이란, 전기가 흐르는 회로패턴이 기판 위에 형성되어 전력이 결합될 수 있도록 함과 동시에 다수의 전자부품들이 전기적으로 연결되어 있는 기판을 의미한다.
보다 구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 전력증폭부(200)는 구동증폭부(100)에서 전달된 신호의 전력을 증폭시키기 위해 복수 개 마련되며, 외부로 돌출되도록 형성된 핀부(201)를 포함한다.
여기서, 상기 핀부(201)는 하우징(202) 일측면에 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 핀부(201)의 길이(L2)는 1.0mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 핀부(201)는 상기 제1 내지 제4 전력증폭기(210,220,230,240)에 각각 마련된 전력결합인쇄회로기판(270)에서 하우징(202) 외부로 돌출되도록 마련되어 후술할 제1 내지 제4 회로패턴과 접속되어 전력이 이동되도록 마련된 커넥터일 수 있다.
이에 더하여, 상기 전력증폭부(200)는 전력결합부(300)와 절연되도록 소정간격 이격되게 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전력증폭부(200)와 전력결합부(300)를 절연시키기 위해 상기 하우징(202) 일측면에 돌출되도록 형성된 절연 스페이서(203)를 더 포함할 수 있다.
상기 절연 스페이서(203)는 핀부(201)의 일부를 둘러싸도록 마련될 수 있으며, 상기 전력증폭부(200)와 전력결합부(300) 사이에 배치되어 전력증폭부와 전력결합부가 소정간격 이격되도록 길이방향으로 소정의 길이를 갖을 수 있다.
여기서, 상기 절연 스페이서(203)는 유전체 일 수 있으며, 테프론 재질로 형성될 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 전력결합부(300)는 핀부(201)가 삽입되는 홈부(301)를 갖는 제1 내지 제4 회로패턴(311,312,313,314)을 포함한다.
또한, 제1 내지 제4 회로패턴(311,312,313,314)을 통하여 전달된 전력이 합류되는 제5 회로패턴(315)을 포함하며, 전력을 결합하여 송출할 수 있다.
특히, 상기 핀부(201)와 홈부(301) 사이는 불연속 부분이 없도록 전 영역에 걸쳐서 결합된다.
여기서, 전력결합부(300)는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 회로패턴(311,312,313,314)은 상기 핀부(201)가 삽입되어 전력을 전달하기 위한 홈부(301)를 각각 포함할 수 있다.
특히, 상기 핀부(201)와 홈부(301) 사이에는 전기적/물리적 불연속 부분이 없도록 전 영역에 걸쳐서 결합되는 랜딩(Landing) 구조로 체결될 수 있다.
즉, 핀부(201)와 홈부(301) 사이는 납땜을 이용하여 불연속 구간이 없도록 할 수 있다.
특히, 납량 및 납땜 형상이 핀부(201)와 홈부(301) 사이의 불연속 구간이 최소화 되도록 납땜 기준을 설정하여 핀부(201)와 홈부(301)를 연결할 수 있다.
도 8을 참조하여 설명하면, 도 8의 (A)와 같이, 종래에는 전력증폭부의 커넥터와 전력결합부의 PCB 패턴 사이의 연결구조가 불연속 부위를 갖는 홀을 형성하고 있어 납땜 부위의 열화로 인해 아킹이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
반면, 본 발명은 도 8의 (B)와 같이, 전력증폭부(200)의 핀부(201)와 전력결합부(300)의 홈부(301) 사이의 불연속 구간을 없게 함으로써, 열과 진동에 의한 납땜 부 변형 즉, 크랙(Crack) 및 아킹 발생을 방지 할 수 있게 된다.
한편, 다시 도 7을 참조하면, 상기 전력결합부(300)는 제1 중간결합부(310), 제2 중간결합부(320) 및 종단결합부(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 중간결합부(310)는 제1 전력증폭기(210)에서 증폭된 전력을 전달하는 제1 회로패턴(311)과 제2 전력증폭기(220)에서 증폭된 전력을 전달하는 제2 회로패턴(312)이 합류되는 지점을 의미한다.
또한, 상기 제2 중간결합부(320)는 제3 전력증폭기(230)에서 증폭된 전력을 전달하는 제3 회로패턴(313)과 제4 전력증폭기(240)에서 증폭된 전력을 전달하는 제4 회로패턴(314)이 합류되는 지점을 의미한다.
이에 더하여, 종단결합부(330)는 제1 중간결합부(310)와 제2 중간결합부(320)를 통해 전달된 전력이 합류되는 제5 회로패턴(315)이 형성된 지점을 의미한다. 즉, 제1 및 제2 중간결합부(310,320)에서 전달된 전력을 결합한다.
여기서, 상기 제5 회로패턴(315)은 제1 내지 제4 회로패턴(311,312,313,314)의 폭보다 넓게 마련될 수 있다.
상기 제5 회로패턴(315)의 폭은 60 내지 80 마이크로미터(μm)일 수 있으며, 보다 바람직하게 70 마이크로미터(μm)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 제5 회로패턴(315)은 전력결합부(300)에서 송출부(400)로 전력을 전달하는 출력 부위로써, 전력이 손실되어 높은 발열이 발생하는 현상을 방지하기 위해 제1 내지 제4 회로패턴의 폭보다 넓게 형성하여 전달되는 전력이 제5 회로패턴(315)의 주변으로 열전도량을 높여 발열 온도를 낮춰 주어 인쇄회로기판 회로패턴의 변색을 방지할 수 있다.
한편, 상기 전력증폭부(200)과 전력결합부(300)는 절연되도록 소정간격 이격되게 절연 스페이서(203)를 마련함으로써, 상기 전력증폭부(200)의 하우징(202)과 제1 내지 제4 회로패턴(311,312,313,314)이 절연거리를 확보할 수 있다.
특히, 상기 전력증폭부(200)과 전력결합부(300)의 이격 간격은 0.5mm 내지 1.0mm, 보다 바람직하게는 1.0mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 절연 스페이서(203)의 길이(L1)은 0.5mm 내지 1.0mm, 보다 바람직하게 1.0mm의 길이로 마련될 수 있다.
상기 절연 스페이서(203)의 길이가 0.5mm 이하에서는 아킹이 발생할 수 있으며, 1.5mm 이상에서는 삽입 손실 특성이 저하될 수 있다.
여기서, 도 9를 참조하여 설명하면, 도 9의 (A)와 같이, 종래에는 하우징과 전력결합부의 PCB 패턴의 이격 간격이 0.5mm 이하로 형성되어 있어, 간격이 협소하여 아킹이 발생할 수 있었다.
반면, 도 9의 (B)와 같이, 본 발명은 하우징(202)과 전력결합부(300)의 이격 간격을 0.5 mm 내지 1.0mm, 보다 바람직하게 1.0mm의 이격 간격을 유지시켜 줌으로써, 항복전압(Breakdown Voltage)을 높게 만들어 아킹 발생을 방지할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 전력결합부(300)는 상기 제1 내지 제4 회로패턴(311,312,313,314)에 진동이 유입되지 않도록, 제1 및 제4 회로패턴(311,314)을 따라 바깥쪽 영역에 지지부재(302)가 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10을 참조하면, 전력결합부(300)의 지지구조를 강화하여 진동에 의한 영향을 최소화 하기 위해, 전력결합부(300)의 제1 및 제4 회로패턴이 형성된 양 끝단 상, 하면에 제1 및 제4 회로패턴을 따라 로하셀(Rohacell)을 보강함으로써, 진동에 의한 핀부(201)와 홈부(301)의 납땜 부에 크랙 발생을 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 전원부(500)는 송수신 모듈(10)의 구성요소에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 외부 제어 프로그램을 통해 받은 명령을 전달 받아 타이밍 생성, 제어 명령 적용, 구동증폭부, 전력증폭부, 전력결합부 및 송출부의 상태 정보를 제어 프로그램으로 전달할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기에서 서술한 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 모듈(10)은, 상위조립체인 배열 안테나 장치(20)와 결합하여 고출력의 무선주파수(RF, Radio Frequency)를 송출하는 신뢰성 및 성능이 향상된 탐색레이더로 사용할 수 있다.
실시예 1: 회로패턴 두께에 따른 출력부 온도 비교 시험
본 실시예에서는 본 발명의 전력결합부의 제5 회로패턴, 즉 전력이 최종 출력되는 출력부 부분의 폭에 따른 열 분포를 확인하기 위해 시뮬레이션을 실시하였다.
조건은 출력부 패턴 폭을 각각 35 μm, 70 μm 로 설정하였고, 해석 방법은 3차원 모델을 이용한 열 전달(전도 및 대류) 효과를 반영하여 회로패턴의 섹션별 손실 값을 Volume Heat 조건으로 입력하는 과정을 거쳤다.
시험결과, 제 5회로패턴 폭이 35 μm, 2kW 일 때 출력부 최고 온도는 239.1℃로 나타났으며, 70 μm, 2kW 일 때, 204.2℃ 로 나타났다.
즉, 제5 회로패턴의 단면적이 증가됨에 따라 단면적을 통해 빠져나가는 열플럭스(Heat Flux)의 증가로 최고 온도 34.9℃ 까지 감소효과가 있음을 확인할 수 있었다.
상기 결과는, 패턴 폭이 35 μm 일 때는 도 13 (A), 70 μm 일 때는 (B)에 나타내었다.
실시예 2: 진동간 송신시험 검증
본 실시예에서는 본 발명에 따른 송수신 모듈(10)이 진동에 의한 송신 결함 유무를 확인하기 위해 진동간 송신시험 검증을 실시하였다.
진동간 송신시험을 검증하기 위해 도 14 (A)와 같이 진동간 송신 실험 장치를 준비하고 (B)와 같이 센서를 부착하였다.
진동 조건은 20Hz 에서 송수신 모듈(10)의 송출부 위치에서 4.57G(변위 5.67mm pk-pk)가 가진 되도록 제어 하였다.
송신 조건은 송신출력 2kW, 송신주파수 2.9GHz, Duty 10%, 송신시간은 2시간으로 하였다.
송신 출력 변화를 관측한 결과, 규격인 63.01dBm을 충족하며 진동 간 출력레벨이 유지됨을 확인하였다. 시간대별(10분 간격) 출력 파형은 평균 63.1dBm을 나타내며 2시간 동안 지속됨을 알 수 있었다.
상기 결과는 도 15 및 도 16에 나타내었다.
실시예 3: 무중단 7일 송신시험
본 실시예에서는 무중단 7일 송신시험을 위한 실험장치를 도 17과 같이 준비하였다. 본 발명에 따른 송수신 모듈(10)을 이용하여 소요군에서 실제 작전 운용 중 요구되는 기간을 고려하여 탐색레이더 최소 보장 기간을 7일로 설정하고 무중단 송신시험을 실시하였다.
송신조건은 송신출력 2kW, 송신주파수 2.9/3.1/2.7GHz, Duty 10%로 하였고, 송신시간은 무중단 7일, 로깅 데이터는 Peak Power Meter 첨두전력, 시험규격은 첨두전력 63.01dBm 이상으로 하였다.
무중단 7일 송신시험 결과 총 로깅 데이터는 10,082개였으며, 가용 주파수 범위 내에서 평균 63.16dBm으로 나타나 규격인 63.01dBm을 충족하였으며, 본 발명의 제1 내지 제4 전력 증폭기 내부 온도는 약 60도를 유지하였으며, BITE 또한 정상임을 확인하였다.
상기 결과는 하기 표 1 과 도 18에 나타내었다.
점검항목 1일차 2일차 3일차 4일차 5일차 6일차 7일차 평균
주파수 2.9GHz 3.1GHz 2.7GHz 2.9GHz 3.1GHz 2.7GHz 2.9GHz -
송신출력
(평균,dBm)		 63.14 63.14 63.18 63.16 63.15 63.19 63.17 63.16
내
부
온
도
(℃)		 제1
전력
증폭기		 57 62 62 61 63 62 58 61
제2
전력
증폭기		 55 60 58 56 63 59 55 58
제3
전력
증폭기		 59 60 57 62 63 58 63 60
제4
전력
증폭기		 62 57 56 62 58 57 62 59
BITE 정상 정상 정상 정상 정상 정상 정상 정상
실시예 4: 전력증폭부와 전력결합부의 체결구조에 따른 내구성 비교
본 실시예에서는 전력증폭부와 전력결합부의 체결구조에 따른 내구성을 비교하기 위해 종래 사용되는 체결구조와 본 발명에 따른 체결구조의 전력인가시험을 실시하였다.
시험조건과 단계별 상세시험 조건은 하기와 같다.
1)시험조건
- 1차: 4Hz ~ 33Hz, 내구성 시험 2시간
- 2차: 20Hz에서 송수신모듈 중심이 4.57G 가진, 2시간 진동
- 송신조건: 전력결합기 입력(CW: 90W)
- 내구성 시험: 포트 별 4회 전력인가 실시
2)단계별 상세시험 조건
- 1단계: 진동시험 전 납땜 열화를 재현하기 위해 체결 부위 가열로 인위적 열화를 재현
- 2단계: 진동 전 전력인가시험을 위해 900W, Duty 10%, 3시간 송신
- 3단계: 진동 간 전력인가 시험을 위해 상기 1차, 2차 시험조건으로 진동 간 송신
- 4단계: 진동 후 전력인가시험을 위해 900W, Duty 10%, 2시간 송신
종래에는 불연속 구간에 의해 전력인가 시 납땜 부위 크랙(Crack) 및 절단 현상이 발생하였으며, 이에 따라 내부 소손 현상이 동반되어 장비간 송신이 불가하였다.
반면, 본 발명의 핀부와 홈부 사이가 불연속 구간이 없도록 함으로써, 내구성이 확보됨을 확인할 수 있었다.
상기 결과는 도 19에 나타내었다.
실시예 5: 탐색레이더 성능시험
본 실시예에서는, 본 발명의 송수신 모듈에 상위조립체인 배열 안테나 장치를 결합하여 탐색레이더의 송수신과 관련된 성능시험을 실시하였다.
최대탐지거리는 대공표적의 경우 RCS 0㎡ 및 0.0㎡ 표적과 대함표적에 대해 00㎞ 이상에서 탐지가 가능한지 확인하는 시험을 실시하였다.
측정 결과, 최대 가용 범위에서 요구조건을 적용한 대공·대함 표적이 추적되었으며 도 20 (A)는 200 intensity, (B)는 150 intensity (C)는 100 intensity (D)는 50 intensity 이에 대해 스케일화한 결과를 나타내었다.
10: 송수신 모듈 20: 배열 안테나 장치
100: 구동증폭부
200: 전력증폭부
201: 핀부 202: 하우징
210: 제1 전력증폭기 220: 제2 전력증폭기
230: 제3 전력증폭기 240: 제4 전력증폭기
250: 증폭유닛
300: 전력결합부
301: 홈부 302: 지지부재
310: 제1 중간결합부 320: 제2 중간결합부
330: 종단결합부
311: 제1 회로패턴 312: 제2 회로패턴
313: 제3 회로패턴 314: 제4 회로패턴
315: 제5 회로패턴
400: 송출부 500: 전원부
600: 제어부

Claims (15)

  1. 외부로부터 수신된 신호가 입력되고, 입력된 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 분기시켜 전달하는 구동 증폭부;
    구동 증폭부에서 전달된 신호의 전력을 증폭시키기 위해 마련되며, 외부로 돌출되도록 형성된 핀부를 포함하는 복수 개의 전력 증폭부;
    핀부가 삽입되는 홈부를 갖는 제1 내지 제4 회로패턴을 포함하고, 핀부와 홈부 사이에 불연속 부분이 없도록 전 영역에 걸쳐서 납땜을 이용하여 결합되며, 제1 내지 제4 회로패턴을 통하여 전달된 전력이 합류되는 제5 회로패턴을 포함하며, 전력을 결합하여 송출하기 위한 전력 결합부; 및
    목표물을 탐지하기 위해 전력 결합부에서 결합된 전력을 고출력으로 송신하는 송출부; 를 포함하는 송수신 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    전력 증폭부와 전력 결합부는 절연되도록 소정간격 이격되게 배치되는 송수신 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    핀부를 둘러싸며, 전력 증폭부와 전력 결합부 사이에 배치되는 절연 스페이서를 포함하는 송수신 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    제5 회로패턴의 폭은 제1 내지 제4 회로패턴의 폭보다 넓게 마련된 송수신 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    핀부와 홈부는 전기적/물리적 불연속 부분이 없도록 전 영역에 걸쳐서 결합된 송수신 모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 결합부의 제1 내지 제4 회로패턴에 진동이 유입되지 않도록, 제1 및 제4 회로패턴을 따라 바깥쪽 영역에 마련되는 지지부재를 더 포함하는 송수신 모듈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 증폭부는, 제1 내지 제4 전력증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 전력증폭기는, 각각 복수 개의 증폭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전력결합부는, 제1 중간결합부, 제2 중간결합부 및 종단 결합부를 포함하는 송수신 모듈.
  10. 제 7항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전력증폭기는 제1 중간 결합부에 의해 전력이 결합되고, 제3 및 제4 전력증폭기는 제2 중간 결합부에 의해 전력이 결합되어, 종단 결합부에 의해 제1 및 제2 중간결합부의 전력이 결합되는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
  11. 제 1항에 있어서,
    전력 증폭부와 전력 결합부의 이격간격은 0.5mm 내지 1.0mm 인 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제5 회로패턴의 폭은 60 내지 80 마이크로미터(μm)인 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 송수신 모듈에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 송수신 모듈.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 송수신 모듈의 상태정보를 입력 받아 제어하는 제어부를 더 포함하는 송수신 모듈.
  15. 제 6항에 있어서,
    상기 지지부재는, 로하셀 폼(Rohacell foam) 인 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
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