KR102539995B1 - 5g 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너 - Google Patents

5g 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 대역 콤바이너에 관한 것으로, 특히 서로 다른 이동통신 사업자별 5G 주파수 대역을 하나의 통합된 안테나로 접속하기 위한 다중 대역 콤바이너에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 다수의 서로 다른 5G 주파수 대역을 입력받아 하나의 안테나를 이용하여 송신할 수 있도록 구성된 다중 대역 콤바이너에 있어서, 다수의 캐비티가 연결되어 하나의 채널필터를 구성하며, 그 일단의 캐비티에 접속포트가 연결되는 복수의 채널필터들; 중심부에 하나의 안테나와 연결되기 위한 연결부가 형성되며, 그 연결부를 중심으로 복수의 신호연결벽체가 형성되어 그 신호연결벽체들의 단부가 각 채널필터들을 구성하는 종단의 캐비티 내측으로 연장되는 대역결합부;로 구성되며, 상기 신호연결벽체는 하측부위에 형성된 베이스의 일측이 상기 대역결합부의 연결부와 연결되고, 타측은 각 채널필터를 구성하는 종단의 캐비티 내측으로 연장되어 주파수 공진기와 연결되며, 상기 베이스의 중심부위에는 홈부가 형성됨과 아울러 벽체 형태로 된 임피던스 매칭부가 상기 베이스와 나란히 위치한 상태에서 하측으로 돌출되어 일체로 형성된 결합돌부가 상기 홈부에 압입되어 고정됨으로써 상기 임피던스 매칭부로부터 상기 대역결합부 및 주파수 공진기와의 이격된 간격, 높이, 폭에 의해 임피던스가 조절되어 매칭이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

5G 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너{Multiband combiner combined with 5G mobile communication network}
본 발명은 다중 대역 콤바이너에 관한 것으로, 특히 서로 다른 이동통신 사업자별 5G 주파수 대역을 하나의 통합된 안테나로 접속하기 위한 다중 대역 콤바이너에 관한 것이다.
이동통신 시스템의 기지국 송신단은 서비스 사업자가 할당받은 주파수 대역내에서 다수개의 채널을 각각 송신하지 않고 이를 결합하여 하나의 안테나로 송신하게 된다.
도1 및 도2는 이러한 종래의 이동통신 기지국용 다채널 송신 콤바이너(등록실용 제20-0343288호)의 구조를 보인 도로서, 각 채널의 송신 신호들은 전력증폭기들(101,102,103)에서 증폭된 다음 각각의 채널 필터들(104,105,106)을 통과하여 해당 채널의 신호만이 통과되고 콤바이너(107)에서 결합되어 안테나(108)로 전달된다.
도2는 콤바이너(107)의 구조를 보인 도로서, 2개의 채널(FA;Frequency Allocation)을 통과시키는 제1채널필터부(201)와, 1개의 채널만을 통과시키는 제2채널필터부(202) 및 제3채널필터부(203)와, 3개의 채널을 통과시키는 제4채널필터부(204)가 인접하여 결합되고, 상기 제1 내지 제4 채널필터부는 각각 그 입력단에 제1입력포트(206), 제2입력포트(207), 제3입력포트(208), 제4입력포트(209)를 구비한다.
상기 제1 내지 제4채널필터부를 통과한 신호들은 스트립 선로형 결합기부(205)에 의해 결합되어 상기 결합기의 출력을 외부 장치와 접속하기 위한 결합 선로(211)를 거쳐 출력포트(210)로 출력된다.
그런데, 상기 제1 내지 제4채널필터부를 통과한 신호를 결합기부(205)에 연결하기 위해서는 스트립 선로를 이용하고, 또한 결합선로(211)를 통하여 출력포트(201)에 연결하는 구조를 가짐으로써 이웃하는 스트립 선로와 근접되기 때문에 복수의 스트립 선호를 통과하는 신호들간의 상호간섭에 의해 잡음 발생 요인이 커지며, 또한 다수의 스트립 선로가 결합된 결합선로(211)가 출력포트(210)까지 연결되는 구조때문에 작업성이 매우 좋지 않게 되어 생산성이 저하되면서 불량 발생 소지가 매우 큰 문제점을 가지고 있다.
특히 대용량의 데이터를 전송하는 5G 이동통신망의 경우에는 그 주파수가 매우 높기 때문에 임피던스의 매칭이 정확히 이루어지지 못하는 경우에는 잡음 발생 요인이 더욱 커지는 문제점을 가지게 된다.
<선행기술문헌>
1. 대한민국 등록실용 제20-0343288호
(이동통신 기지국용 다채널 송신 콤바이너)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 다수의 채널필터부와 출력포트 사이를 복수의 스트립 선로를 결합한 결합 선로를 이용하지 않고, 출력포트와 연결되는 중심위치로부터 각 채널과 연결되는 연결구조물을 몸체 사출시 일체로 성형함으로써 각 사업자별로 서로 다른 5G 주파수를 갖는 각 채널로부터 스트립 선로 및 결합선로를 출력포트까지 연결하지 않아도 되도록 함과 아울러 상기 연결구조물의 임피던스를 손쉽게 조절하여 매칭할 수 있도록 한 5G 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 5G 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너는,
다수의 서로 다른 5G 주파수 대역을 입력받아 하나의 안테나를 이용하여 송신할 수 있도록 구성된 다중 대역 콤바이너에 있어서,
다수의 캐비티가 연결되어 하나의 채널필터를 구성하며, 그 일단의 캐비티에 접속포트가 연결되는 복수의 채널필터들;
중심부에 하나의 안테나와 연결되기 위한 연결부가 형성되며, 그 연결부를 중심으로 복수의 신호연결벽체가 형성되어 그 신호연결벽체들의 단부가 각 채널필터들을 구성하는 종단의 캐비티 내측으로 연장되는 대역결합부;로 구성되며,
상기 신호연결벽체는 하측부위에 형성된 베이스의 일측이 상기 대역결합부의 연결부와 연결되고, 타측은 각 채널필터를 구성하는 종단의 캐비티 내측으로 연장되어 주파수 공진기와 연결되며, 상기 베이스의 중심부위에는 홈부가 형성됨과 아울러 벽체 형태로 된 임피던스 매칭부가 상기 베이스와 나란히 위치한 상태에서 하측으로 돌출되어 일체로 형성된 결합돌부가 상기 홈부에 압입되어 고정됨으로써 상기 임피던스 매칭부로부터 상기 대역결합부 및 주파수 공진기와의 이격된 간격, 높이, 폭에 의해 임피던스가 조절되어 매칭이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 하나의 안테나와 접속되기 위한 벽체들을 갖는 대역결합부가 일체로 형성됨으로써 다수의 스트립 선로를 연결하는 작업을 하지 않아도 되므로, 작업성이 매우 좋을 뿐만 아니라 채널간의 상호간섭에 의한 잡음 요인이 현저히 개선되는 장점이 있다.
또한 종래와 같이 스트립 선로 및 결합 선로 없이 한번의 사출에 의해 생산이 가능하므로 생산 수율이 매우 높은 장점이 있다.
아울러 송신되는 다양한 주파수 대역들에 대한 임피던스 매칭을 손쉽게 할 수 있어서 왜곡없는 정확한 신호의 전송이 가능하게 되는 장점이 있다.
도1은 종래의 다채널 콤바이너를 나타내는 블록도.
도2는 종래의 이동통신 기지국용 다채널 송신 콤바이너의 구조를 보인 도.
도3은 본 발명에 의한 다중 대역 콤바이너의 블록도.
도4는 본 발명의 상세 구조도.
도5는 신호연결벽체의 구조를 보인 도.
도6은 본 발명의 다른 실시예를 보인 도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도3은 본 발명에 의한 다중 대역 콤바이너의 블록도이고, 도4는 본 발명의 상세 구조도이며, 도5는 신호연결벽체의 구조를 보인 도이다.
도3에서 보인 바와같이, 도3은 본 발명에 의한 대역결합장치의 블록도를 보인 도로서, 서로 다른 주파수 대역(3.5~3.6GHz, 3.35~3.59GHz, 3.6~3.9Ghz)을 갖는 이동통신사 주파수가 각각의 체널필터를 거쳐 대역 콤바이너(100)로 유입되고, 이러한 대역 콤바이너(100)를 통해 하나의 안테나(ANT)로서 송신 및 수신이 가능한 구조를 갖는다.
이를 위하여 하나의 안테나(ANT)를 통해 접속할 수 있는 공용 폴(Pole)을 설계에 적용하여 이동통신 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 한다.
예를 들어 아래의 표1에서와 같이 3개의 통신사의 각각 다른 5G 주파수 대역을 갖는 송신 및 수신 신호를 대역 콤바이너(100)에서 대역결합하게 되는 것이다.
통신사 5G 주파수 대역
KT 3.5~3.6GHz
LGU+ 3.35~3.50GHz
SKT 3.6~3.9GHz
도4는 본 발명에 의한 대역 콤바이너(100)의 구조를 보인 도로서, 몸체(101)의 내부에는 복수의 채널필터들(110,120,130,140)이 형성되는데, 이러한 각 채널필터들(110,120,130,140)은 다수의 캐비티(111)(112)가 서로 연결되는 구조에 의해 하나의 채널필터를 형성하게 된다.
본 발명에서는 4개의 채널필터가 형성된 구조를 도시하였으나, 필요에 따라서 채널필터의 갯수를 증감할 수 있을 것이다.
또한 각 캐비티(111)(112)의 중심부위에는 채널필터(110,120,130,140)를 통과하는 주파수를 공진시키기 위하여 기둥형태의 주파수 공진기(114)가 형성되어 있고, 이러한 주파수 공진기(114)의 중심에는 주파수 대역에 따른 공진 특성을 조절하기 위하여 튜닝볼트 삽입공(113)이 형성되어 있다.
따라서, 몸체(101)가 외측에서 몸체(101)를 관통하여 튜닝볼트를 튜닝볼트 삽입공(113)에 삽입시켜 그 삽입되는 깊이를 조절함으로써 튜닝이 이루어질 수 있는 것이다.
캐비티(111)(112)가 연결되어 구성된 각 채널필터들(110,120,130,140)의 일단은 몸체(101)의 외부에 형성된 접속포트(도시하지 않음)에 연결된다.
이러한 접속포트에는 이동통신사들의 중계기가 접속되는데, 하나의 접속포트에는 예를 들어, KT사의 중계기의 5G 송수신 대역인 3.5~3.6GHz의 주파수 대역이 접속될 수 있고, 또 하나의 접속포트에는 LGU+사의 중계기의 5G 송수신 대역인 3.35~3.50GHz의 주파수 대역이 접속될 수 있으며, 또 다른 접속포트에는 SKT사의 중계기의 5G 송수신 대역인 3.66~3.9GHz의 주파수 대역이 접속될 수 있을 것이다.
또한, 채널필터들(110,120,130,140)의 타측 종단에 위치한 캐비티는 다이플렉스 역할을 하는 대역결합부(170)와 연결되는데, 이러한 대역결합부(170)는 하나의 안테나와 연결되기 위한 공용 폴(Pole) 형태의 연결부(171)로부터 방사형태로 신호연결벽체(180)가 연장되어 형성된다.
이러한 신호연결벽체(180)는 몸체(101)의 내부에 구성된 채널필터들(110,120,130,140)의 갯수와 대응되도록 형성되며, 채널필터들(110,120,130,140)의 종단에 위치한 캐비티의 내부로 연장된다.
또한 그 연장된 신호연결벽체(180)의 단부는 주파수 공진기(114)와 연결되는 구조를 갖는다.
상기 신호연결벽체(180)는 도5(a)에 도시한 바와같이 대역결합부(170)의 연결부(171)와 각 채널필터들(110,120,130,140)의 주파수 공진기(114) 사이에 양측단부가 서로 접속되는데, 이러한 신호연결벽체(180)의 하측부위에 형성된 베이스(181)의 일측이 상기 대역결합부(170)의 연결부(171)와 연결되고, 타측은 각 채널필터들(110,120,130,140)을 구성하는 종단의 캐비티 내측으로 연장되어 주파수 공진기(114)와 연결된다.
또한, 상기 베이스(181)의 상단 중앙부위에는 홈부(182)가 형성되어 판체 형태로 된 임피던스 매칭부(183)가 결합되는데, 이러한 임피던스 매칭부(183)는 그 하측에 상기 홈부(182)에 압입되도록 끼워져 고정되도록 결합돌부(184)가 돌출되어 형성되며, 이러한 결합돌부(184)에 의해 임피던스 매칭부(183)가 베이스(181)에 결합되어 고정되는 것이다.
따라서, 벽체형태로 된 임피던스 매칭부(183)가 베이스(181)와 나란히 결합되어 주파수 공진기(114)와 대역결합부(170) 사이의 임피던스 매칭을 행하게 된다.
이러한 임피던스 매칭부(183)는 도5(b)에서와 같이 그 높이(H)와 폭(W), 그리고 이격부(185)의 간격(d)에 의해 송수신되는 주파수 대역과의 적절한 임피던스 매칭이 이루어지게 된다.
즉, 각 통신사의 5G 주파수 대역에 따라 임피던스가 다를 수 있으므로, 이러한 임피던스 매칭부(183)를 적절히 선택하여 베이스(181)에 고정시킴으로써 정확한 임피던스 매칭에 의한 이동통신 주파수의 송수신이 가능하게 되는 것이다.
결국, 기존과 같이 스트립 라인과 스트립 라인을 결합하는 결합라인을 가지지 않아도 각 채널필터들(110,120,130,140)을 통과한 다양한 주파수 대역이 신호연결벽체(180)에 의해 임피던스 매칭이 이루어진 다음 대역결합부(170)와 연결됨으로써 하나의 안테나를 통해 고출력 신호로 전송이 가능하며, 또한 안테나를 통하여 수신되는 주파수 또한 채널필터들(110,120,130,140)을 통하여 접속포트로 출력될 수 있게 된다.
이러한 대역결합부(170)는 방사형태의 신호연결벽체(180)로 이루어지고, 그 일부가 종단의 캐비티 내측으로 연장되어 수용됨으로써 공간활용성이 매우 뛰어나며, 송수신되는 5G 이동통신 대역주파수에 따라 임피던스 매칭부(183)를 적절히 선택하여 베이스(181)에 고정시킴으로써 정확한 임피던스 매칭이 이루어질 수 있게 된다.
예를 들면, 사출금형에 의해 베이스(181)와 임피던스 매칭부(183)가 일체로 형성되는 경우에, 비록 동일한 금형으로 사출성형이 되었다 할지라도 재질, 성형조건 등의 다양한 이유에 의하여 주파수 공진기(114)와 대역결합부(170) 사이의 임피던스가 정확히 매칭되지 않음으로 인하여 신호 전송이 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 주파수 공진기(114)와 대역결합부(170) 사이의 임피던스가 정확히 매칭될 수 있도록 높이(H)와 폭(W), 그리고 이격부(185)의 간격(d)을 갖는 임피던스 매칭부(183)를 선택하여 베이스(181)에 장착함으로써 정확한 임피던스 매칭이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
따라서, 각 채널필터들(110,120,130,140)을 통하여 대역결합부(170)로 입력되는 주파수는 콤바인되어 하나의 안테나를 통해 전송되어지며, 안테나를 통해 수신되는 주파수는 대역결합부(170)를 통하여 각 채널필터들(110,120,130,140)로 연결됨으로써 양방향 송수신이 가능한 구조를 갖는 것이다.
한편, 각 채널필터들(110,120,130,140)을 통하여 대역결합부(170)로 전송되어지거나 안테나로 수신되어 대역결합부(170)를 통해 각 채널필터들(110,120,130,140)로 연결되는 주파수의 손실을 최소화하기 위하여 연결부(171)와 신호연결벽체부(180)를 구성하는 베이스(181) 및 홈부(182), 임피던스 매칭부(183) 및 결합돌부(184)의 외측 표면에는 도전성 물질에 의해 도금이 행해지는데, 바람직하게는 전도성이 뛰어난 은 도금이 행해진다.
이러한 은 도금의 두께는 6㎛~15㎛의 두께를 가질 수 있을 것이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예를 보인 도로서, 주파수 공진기(114)와 대역결합부(170)에는 서로 마주보는 위치에 상단으로부터 하단까지 길게 직선의 장착홈(115)(172)이 각각 형성되어 있고, 또한 신호연결벽체(180)는 상기 주파수 공진기(114)와 대역결합부(170)와는 분리되어 독립적으로 구비되며, 상기 신호연결벽체(180)를 이루는 베이스(181)와 임피던스 매칭부(183)가 일체로 형성됨으로써 베이스(181)의 양측부위가 상기 각 장착홈(115,172)에 상측으로부터 하단으로 삽입되어 장착되는 구조를 가질 수 있게 된다.
물론, 상기 장착홈(115,172)에도 도전성 물질인 은 도금이 행해지는 것이 바람직하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 예일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100 : 대역 콤바이너
110 : 채널필터
101 : 몸체
111,112 : 캐비티
113 : 튜닝볼트 삽입공
114 : 주파수 공진기
115 : 장착홈
120, 130, 140 : 채널필터 :
170 : 대역결합부
171 : 연결부
172 : 장착홈
180 : 신호연결벽체
181 : 베이스
182 : 홈부
183 : 임피던스 매칭부
184 : 결합돌부
185 : 이격부

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 다수의 서로 다른 5G 주파수 대역을 입력받아 하나의 안테나를 이용하여 송신할 수 있도록 구성된 다중 대역 콤바이너에 있어서,
    다수의 캐비티가 연결되어 하나의 채널필터를 구성하며, 그 일단의 캐비티에 접속포트가 연결되는 복수의 채널필터들;
    중심부에 하나의 안테나와 연결되기 위한 연결부가 형성되며, 그 연결부를 중심으로 복수의 신호연결벽체가 장착되어 그 신호연결벽체들의 단부가 각 채널필터들을 구성하는 종단의 캐비티 내측으로 연장되는 대역결합부;로 구성되고,
    상기 각 채널필터를 구성하는 주파수 공진기와 대역결합부는 서로 마주보는 위치에는 상단으로부터 하단까지 길게 직선의 장착홈이 각각 형성되며,
    상기 신호연결벽체는 상기 주파수 공진기와 대역결합부와는 분리되어 독립적으로 구비되고, 하측부위에 형성된 베이스와 벽체 형태로 된 임피던스 매칭부가 일체로 형성되며, 상기 베이스의 양측부위가 상기 주파수 공진기와 대역결합부에 형성된 직선의 각 장착홈에 상측으로부터 삽입됨으로써 상기 임피던스 매칭부로부터 상기 대역결합부 및 주파수 공진기와의 이격된 간격, 높이, 폭에 의해 임피던스가 조절되어 매칭이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 5G 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너.
  3. 제2항에 있어서, 상기 대역결합부의 외표면은 도전성 물질에 의해 도금된 것을 특징으로 하는 5G 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너.
  4. 제2항에 있어서, 상기 주파수 공진기는 원기둥 형태로 형성되며, 그 중심에는 주파수 대역에 따른 공진 특성을 조절하기 위하여 튜닝볼트 삽입공이 형성된 것을 특징으로 하는 5G 이동통신망과 결합한 다중 대역 콤바이너.
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