KR102046912B1

KR102046912B1 - 다채널 알에프 수신기

Info

Publication number: KR102046912B1
Application number: KR1020150068049A
Authority: KR
Inventors: 김강희; 태기철; 김상원; 김청섭
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2019-11-22
Also published as: KR20160135053A

Abstract

본 발명은 다채널 알에프(RF) 수신기에 관한 것이다. 본 발명의 다채널 알에프 수신기는 에어가 입력되는 냉각 흡입구와 에어가 출력되는 냉각 배출구가 형성된 외부 하우징, 및 복수의 모듈들이 일렬로 배치되며, 적어도 하나의 채널을 형성하는 알에프 모듈들을 포함하고, 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구는 상기 알에프 모듈들을 기준으로 양측면에 위치하고, 상기 에어의 흐름 방향으로 형성된 냉각 방향이 상기 알에프 모듈들이 형성한 각 채널 상에 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

다채널 알에프 수신기{MULTICHANNEL RF RECEIVER}

본 발명은 통신 시스템의 수신기에 관련된 것으로 다중 알에프(RF) 신호를 수신하여 처리할 수 있는 다채널 RF 수신기의 RF 채널 간 온도 편차를 줄일 수 있는 냉각 기능을 갖는 다채널 RF 수신기에 관한 것이다.

다채널 알에프(Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 함) 수신기들 중에서 단파대(HF: High Frequency)로 동작하는 다채널 RF 수신기들은 주로 안테나 배열을 이용한 빔형성에 근거한 무선 방향 탐지나 다채널 신호 처리에 사용된다. 다채널 RF 수신기가 배열 안테나의 신호를 수집할 경우, 각 수신 채널 모듈들 간의 RF적 위상, 크기 등의 동일성 확보가 가장 중요한 설계 목표이다.

다른 상위 대역, 일예로 극초단파(UHF: Ultra High Frequency) 또는 초단파(VHF: Very High Frequency) 이상의 RF 모듈을 사용하는 시스템과 달리 단파대의 RF 모듈을 사용하는 시스템의 각종 필터를 구성하는 소자들은 생산 공정에 의해 일률적인 성능 편차를 갖는 것 보다는 생산 공정에 사용되는 코일과 같은 소자의 단일 특성에 영향을 많이 받는다.

상대적으로 상위 대역에 비해 소자들이 많이 들어가는 큰 부품들이 사용됨에 따라 단파대의 RF 모듈 시스템은 온도에 따른 해당 소자의 특성 편차가 크게 발생하고 있으며, 이러한 소자들이 조합되어 만들어진 필터에서는 각 소자들의 특성이 누적되어 특성 편차가 더 크게 발생한다. 이에 따라 단파대 RF 모듈 시스템의 일정한 성능을 보장하기 위해서는 환경에 따른 보정을 필요로 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 온도를 측정한 후 보정하는 방법이 이상적이다. 하지만, 제조가 완료된 RF 모듈의 개별적인 온도 측정이 불가능할 수도 있으며, 하나의 채널에 대한 모듈의 크기가 크거나 복수개의 RF 모듈들을 사용하는 경우, 변화 면적에 비하여 상대적으로 협소한 영역에서 온도를 측정하여 사용하여야 한다. 이는 측정된 온도와 해당 채널에서 필요로 하는 보정값에 대한 오차를 발생시키므로, 각 RF 모듈들의 채널 간의 온도 편차가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 신호 수집의 정확도 향상을 위해 채널들 사이의 온도 편차를 줄일 수 있는 냉각 기능을 갖는 다채널 알에프(RF) 수신기를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 다채널 알에프(RF) 수신기는 에어가 입력되는 냉각 흡입구와 에어가 출력되는 냉각 배출구가 형성된 외부 하우징, 및 복수의 모듈들이 일렬로 배치되며, 적어도 하나의 채널을 형성하는 알에프 모듈들, 및 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구는 상기 알에프 모듈들을 기준으로 양측면에 위치하고, 상기 에어의 흐름 방향으로 형성된 냉각 방향이 상기 알에프 모듈들이 형성한 각 채널 상에 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 알에프 채널들은 상기 냉각 방향을 기준으로 상호 간에 병렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 알에프 모듈들을 내부에 인입하며, 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구 사이에 위치하는 내부 하우징을 더 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 내부 하우징은 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구를 기준으로, 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 내부 하우징은 상기 알에프 모듈들 중에서 첫 번째 채널의 알에프 모듈과의 간격과 마지막 채널의 알에프 모듈과의 간격이 상기 채널을 형성한 알에프 모듈들 사이의 간격보다 작거나 같도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 내부 하우징의 높이를 상기 알에프 모듈들과 동일한 높이를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 내부 하우징은 상기 내부 하우징의 높이가 상기 알에프 모듈들보다 높을 경우, 각 채널들로 공기의 흐름을 분배하는 에어 가이드, 및 상기 냉각 방향과 수직 방향으로 형성되는 에어 커튼을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 알에프 모듈들의 일측면에 위치하여 상기 알에프 모듈들로 전원을 공급하는 전원 모듈, 및 아날로그 신호를 디지털 신호로의 변환하는 적어도 하나의 디지타이저를 더 포함한다.

본 발명의 다채널 알에프(RF) 수신기는 채널 별로 형성된 RF 모듈들의 배치 방향에 평행하도록 냉각 흡입구와 냉각 배출구를 형성함에 따라 에어의 흐름이 냉각 방향에 평행으로 배치되어 채널 간 온도 편차를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 다채널 RF 수신기는 채널간 온도 편차를 감소시켜, 채널들 간에 RF적 동일성을 제공하는 신뢰 구간을 확장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 알에프(RF) 수신기를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 방향과 RF 모듈들 간의 관계를 예시적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈들과 내부 하우징 간의 간격을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 RF 수신기를 도시한 도면, 및
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다채널 RF 수신기를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명에서는 채널을 형성하는 알에프(Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 함) 모듈의 RF적 동일성을 확보를 통해 신호 수집의 정확도를 향상시키기 위하여 채널 간 온도 편차를 줄일 수 있는 다채널 RF 수신기를 제공할 수 있다.

하기에서는 다채널 RF 수신기들은 디지타이저의 통합 또는 외부 연결 구성 방식에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다. 하기에서, 다채널 RF 수신기들에 디지타이저를 선택적으로 포함할 수 있는 구조를 기준으로, RF 모듈들과 전원 모듈들을 포함한 구조를 기준으로 설명하기로 한다. 이러한 구조를 갖는 다채널 RF 수신기들은 설명의 편의를 위한 것으로 다양한 다채널 RF 수신기들의 구조에 본 발명이 적용될 수 있다. 한편, 본 발명은 다채널 RF 수신기 중에서 단파대의 다채널 RF 수신기에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 RF 수신기를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 다채널 RF 수신기(100)는 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n), 전원 모듈(120), 외부 하우징(140), 및 내부 하우징(150)을 포함한다. 한편, 다채널 RF 수신기(100)는 제 1 디지타이저(digitizer)(131)와 제 2 디지타이저(132) 중 적어도 하나를 선택적으로 포함할 수 있다.

RF 모듈들(111, 112, 113, 11n) 각각은 하나의 채널을 형성하며, n개의 채널들 각각에 대응된다. 이때, RF 모듈들(111, 112, 113, 11n) 간에는 상호간에 병렬로 배치될 수 있으며, 평행한 형태로 배치될 수 있다.

이로 인해, 제 1 RF 모듈(111)은 일예로, 복수의 모듈(또는, RF 소자)들(M11, M12, M13)이 일렬로 배치되며, 제 1 RF 채널을 형성한다. 제 2 RF 모듈(112)은 일예로, 복수의 모듈들(M21, M22, M23)이 일렬로 배치되며, 제 2 RF 채널을 형성한다. 제 3 RF 모듈(113)은 일예로, 복수의 모듈들(M31, M32, M33)이 일렬로 배치되며, 제 3 RF 채널을 형성한다. 또한, 제 n RF 모듈(113)은 일예로, 복수의 모듈들(Mn1, Mn2, Mn3)이 일렬로 배치되며, 제 n RF 채널을 형성한다.

전원 모듈(120)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n) 또는 디지타이저들(131, 132)의 동작을 위한 전원을 공급한다. 전원 모듈(120)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)의 일측면에 위치한다.

디지타이저들(131, 132)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)을 통해 수신되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 제 1 디지타이저(131)는 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)의 일측면에 전원 모듈에 근접하게 배치되어 있고, 제 2 디지타이저(131)는 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)의 가장 하단에 위치한 제 3 모듈들(M13, M23, M33, Mn3)과 냉각 흡입구(141)의 부근에 배치되어 있으나 구현에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다.

외부 하우징(140)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n), 전원 모듈(120), 및 디지타이저들(131, 132)을 내부에 포함한다. 외부 하우징(140)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)의 냉각을 위한 에어의 흐름을 제공하는 냉각 흡입구(141)와 냉각 배출구(142)가 형성되어 있다. 여기서, 냉각 흡입구(141)와 냉각 배출구(142)는 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)과 일정 간격 이격되어 배치되며, 냉각 흡입구(141)는 에어가 흡입되는 부분이고, 냉각 배출구(142)는 에어가 배출되는 부분이다. 이를 통해, 냉각 흡입구(141)와 냉각 배출구(142) 사이에 에어의 흐름 방향인 냉각 방향(10)이 형성될 수 있다. 냉각 방향(10)을 기준으로 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)은 평행하게 병렬(또는 세로)로 배치된다.

내부 하우징(150)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)을 내부에 인입한다. 내부 하우징(150)은 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)이 모두 포함될 수 있는 독립된 공간을 구성하므로, 내부의 다른 모듈들 또는 공간으로 생기는 냉각 흐름의 변화로 인한 영향을 최소화할 수 있다. 내부 하우징(150)은 온도 오븐을 통해서 외부 변수에 따른 변화 요인을 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서 제안된 다채널 RF 수신기(100)는 내부의 RF 채널들 간에 냉각 방향(10)을 기준으로 병렬로 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n)이 배치됨으로써, 채널들 간에 온도 편차를 최소화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 두 개 이상의 다중 RF 모듈들이 존재하는 상황을 고려한다. 이때, 하나의 RF 모듈이 내부적으로 복수개의 채널을 포함하더라도, 모듈의 개수가 2개 이상인 경우에 본 발명의 구조를 적용할 수 있다. 물론, 하나의 모듈이 모든 채널을 감싸고 있는 형태의 구성에도 각각의 채널에 대해 본 발명에서 제안되는 모듈별 세로 배치 형태를 갖는 경우, 본 발명에서 제안되는 냉각 방식이 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 방향과 RF 모듈들 간의 관계를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 냉각 방향(10)은 냉각 흡입구(141)와 냉각 배출구(142) 사이에 에어의 흐름 방향이다.

이때, 제 1 RF 모듈(111)을 형성하는 모듈들(M11, M12, M13)은 냉각 방향(10)을 기준으로 평행한 방향(21)으로 배열되고, 제 2 RF 모듈(112)을 형성하는 모듈들(M21, M22, M23), 제 3 RF 모듈(113)을 형성하는 모듈들(M31, M32, M33), 및 제 n RF 모듈(11n)을 형성하는 모듈들(Mn1, Mn2, Mn3)도 모듈들(M11, M12, M13)과 같이 냉각 방향(10)과 평행한 방향(22, 23, 2n)으로 배열된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈들과 내부 하우징 간의 간격을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 발열체의 발생열을 고려하여 내부 하우징(150)에 인입되는 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n) 중에서 가장 측면에 위치한 모듈들(111, 11n)과 내부 하우징(150)의 양측면 사이의 간격이 조절되어야 한다.

각 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n), 즉 채널들 사이의 간격을 d1 내지 dn-1로 정의한다. 예를 들면, 제 1 RF 모듈(111)과 제 2 RF 모듈(112) 사이의 간격은 d1이고, 제 2 RF 모듈(112)과 제 3 RF 모듈(113) 사이의 간격은 d2이다.

이때, 가장 자리에 위치한 제 1 RF 모듈(111)과 인접한 내부 하우징(150)의 일측면 사이의 간격을 d0이고, 제 n RF 모듈(11n)과 인접한 내부 하우징(150)의 타측면과의 간격을 dn이라 한다.

이때, d0와 dn의 크기는 d1 내지 dn-1 각각의 크기보다 작거나 같아야 한다.

한편, RF 모듈들(111, 112, 113, 11n) 간에 동일한 모듈들로 구성된다고 가정할 경우, d1 내지 dn-1은 동일한 크기(d1 = d2 = d3 = dn-1)를 갖도록 형성될 수 있다. 하지만, d1 내지 dn-1의 크기가 동일한 것은 예시적으로 설명된 것으로, 구현에 따라 d1 내지 dn-1은 일부가 동일한 크기로 형성되거나, 상호 간에 다른 크기로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 RF 수신기를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 다채널 RF 수신기(200)는 RF 모듈들(211, 212, 213, 21n), 전원 모듈(220), 외부 하우징(240), 및 내부 하우징(250)을 포함한다. 한편, 다채널 RF 수신기(200)는 제 1 디지타이저(231)와 제 2 디지타이저(232) 중 적어도 하나를 선택적으로 포함할 수 있다.

다채널 RF 수신기(200)는 내부 하우징(250)의 크기가 도 1의 다채널 RF 수신기(100)의 내부 하우징(150)의 크기와 상이한 차이점을 갖는다. 따라서, 다채널 RF 수신기(200)의 구조에 대한 전반적인 설명은 도 1을 참조한다.

내부 하우징(250)은 일측면이 냉각 흡입구(241)와 근접하게 위치하고, 타측면이 냉각 배출구(142)와 근접하게 위치하도록 형성된다. 이에 반해, 도 1의 내부 하우징(150)은 냉각 흡입구(141)와 냉각 배출구(142)와 일정 간격 이격된다.

내부 하우징(250)은 냉각 흡입구(141)로부터 냉각 배출구(142)까지 이어지도록 구성하면 다른 모듈들로부터의 영향을 최소화할 수 있다.

여기서도, 내부 하우징(250)은 도 3에서 설명된 바와 같이 RF 모듈들(211, 212, 213, 21n)들 사이의 간격들 대비 작거나 동일하도록 제 1 RF 모듈(211)과 형성된 간격 또는 제 n RF 모듈(21n)과 형성된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다채널 RF 수신기를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 다채널 RF 수신기(300)는 RF 모듈들(311, 312, 313, 31n), 전원 모듈(320), 외부 하우징(340), 및 내부 하우징(350)을 포함한다. 한편, 다채널 RF 수신기(300)는 제 1 디지타이저(331)와 제 2 디지타이저(332) 중 적어도 하나를 선택적으로 포함할 수 있다.

다채널 RF 수신기(300)의 구조는 내부 하우징(350)과 RF 모듈들(311, 312, 313, 31n) 사이에 에어 가이드들(360)과 에어 커튼(370)이 형성된 것을 제외하고 도 4의 다채널 RF 수신기(200)와 유사한 구조를 갖는다. 다채널 RF 수신기(300)의 상세한 설명은 도 1을 참조한다.

도 1 또는 도 3의 다채널 RF 수신기들(100, 200)은 내부 하우징들(150, 250)의 측면의 높이(미도시)를 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n, 211, 212, 213, 21n)과 동일하게 하면, 채널들, 즉 RF 모듈들(111, 112, 113, 11n, 211, 212, 213, 21n) 사이의 공간에 의해서 냉각이 수행되도록 할 수 있다.

하지만, RF 모듈들(111, 112, 113, 11n, 211, 212, 213, 21n) 사이의 간격(d1, d2, d3, dn-1)이 에어의 흐름에 충분하지 못할 경우, 내부 하우징들(150, 250)의 측면의 높이를 높게 만든다.

이때, 다채널 RF 수신기(300)는 내부 하우징(350)에 결합되고, RF 모듈들(311, 312, 313, 31n)로 에어의 흐름을 제어하기 위한 에어 가이드들(360)과 에어 커튼(370)을 포함한다.

에어 가이드들(360)은 RF 모듈들(311, 312, 313, 31n)로 에어의 흐름이 균일하게 분배될 수 있도록 형성된다. 여기서, 에어 가이드들(360)은 부채꼴 형태를 가지고 있으나, 예시적인 형태로서 에어의 흐름을 RF 모듈들(311, 312, 313, 31n)로 분배되도록 다른 다양한 형태로 구현될 수도 있다.

에어 커튼(370)은 냉각 배출구(350)에 인접한 모듈들(M11, M21, M31, Mn1)의 상부 또는 인접한 위치에 형성되며, 에어의 흐름의 속도를 감소시킬 수 있다.

본 발명에서 RF 모듈들을 인입하는 내부 하우징의 크기와 모양은 RF 모듈들을 인입하기 위한 다양한 형태와 크기로 구성될 수 있다. 또한, 내부 하우징의 높이는 모두 동일하지 않아도 되며, 경사진 형태, 계단 형태, 여러 높이의 연속적인 구조를 갖는 형태와 같이 다양하게 구현될 수 있다.

또한, 내부 하우징에 에어 배출구는 에어의 흡입되는 공간에 비해 작도록 형성하여 내부 하우징 내부의 압력을 높여 일정한 속도로 에어의 흐름을 유지할 수도 있다.

본 발명에서 제안된 다채널 RF 수신기는 냉각 흡입구와 냉각 배출구를 통한 냉각 방향이 RF 모듈들의 배치 방향에 평행하도록 형성함에 따라 채널 간 온도 편차를 감소시킬 수 있음으로 채널들 간에 RF 적 동일성을 제공하는 신뢰 구간을 확장할 수 있다. 또한, 본 발명의 다채널 RF 수신기는 감소된 온도 편차로 인해 보정을 위한 데이터의 저장 용량의 감소할 수 있으며, 보정을 위해 필요로 하는 모듈들 간 통신량, 센서 감지량을 줄일 수 있어서, 메모리와 같은 하드웨어 리소스와 또는 소프트웨어 리소스를 줄일 수도 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 200, 300: 다채널 RF 수신기들
111, 112, 113, 11n, 211, 212, 213, 21n, 311, 312, 313, 31n: RF 모듈들
120, 220, 230: 전원 모듈들
131, 132, 231, 232, 331, 332: 디지타이저들
140, 240, 340: 외부 하우징들 141, 241, 341: 냉각 흡입구들
142, 242, 342: 냉각 배출구들 150, 250, 350: 내부 하우징들
360: 에어 가이드들
370: 에어 커튼

Claims

에어가 입력되는 냉각 흡입구와 에어가 출력되는 냉각 배출구가 형성된 외부 하우징; 및
복수의 모듈들이 일렬로 배치되며, 적어도 하나의 채널을 형성하는 알에프(RF) 모듈들; 및
상기 알에프 모듈들을 내부에 인입하며, 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구 사이에 위치하는 내부 하우징을 포함하고,
상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구는 상기 알에프 모듈들을 기준으로 양측면에 위치하고, 상기 에어의 흐름 방향으로 형성된 냉각 방향이 상기 알에프 모듈들이 형성한 각 채널 상에 평행하도록 배치되고,
상기 내부 하우징은
상기 내부 하우징의 높이가 상기 알에프 모듈들보다 높을 경우, 각 채널들로 공기의 흐름을 분배하는 에어 가이드; 및
상기 냉각 방향과 수직 방향으로 형성되는 에어 커튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 알에프 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 알에프 채널들은 상기 냉각 방향을 기준으로 상호 간에 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 다채널 알에프 수신기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 내부 하우징은 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구를 기준으로, 상기 냉각 흡입구와 상기 냉각 배출구에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다채널 알에프 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 하우징은 상기 알에프 모듈들 중에서 첫 번째 채널의 알에프 모듈과의 간격과 마지막 채널의 알에프 모듈과의 간격이 상기 채널을 형성한 알에프 모듈들 사이의 간격보다 작거나 같도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다채널 알에프 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 하우징의 높이를 상기 알에프 모듈들과 동일한 높이를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 다채널 알에프 수신기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 알에프 모듈들의 일측면에 위치하여 상기 알에프 모듈들로 전원을 공급하는 전원 모듈; 및
아날로그 신호를 디지털 신호로의 변환하는 적어도 하나의 디지타이저를 더 포함하는 다채널 알에프 수신기.