KR102562283B1 - 안테나용 rf 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히, 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터, 상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈 및 상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 내장된 증폭부 모듈을 포함하고, 상기 증폭부 모듈은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디, 상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판, 상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버 및 상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함함으로써, 전체적인 방열 성능을 크게 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치{RF MODULE AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 발명은 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사소자 모듈 및 RF 소자를 메인 보드로부터 완전 분리하되 전방 외기에 노출되도록 배치함과 아울러, 종래 방사소자가 구비된 전방 측으로의 방열 설계 어려움을 해소할 수 있는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다.

이동통신 시스템에 사용되는 중계기를 비롯한 기지국 안테나는 다양한 형태와 구조를 가지며, 통상 길이방향으로 직립하는 적어도 하나의 반사판 상에 다수의 방사소자가 적절히 배치되는 구조를 가진다.

최근에는 다중입출력(MIMO) 기반 안테나에 대한 고성능 요구를 만족함과 동시에, 소형화, 경량화 및 저비용 구조를 달성하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 선형편파 또는 원형편파를 구현하기 위한 패치 타입 방사소자가 적용된 안테나 장치의 경우 통상적으로 플라스틱이나 세라믹 소재의 유전체 기판으로 이루어진 방사소자에 도금을 하고 PCB(인쇄회로기판) 등에 솔더링을 통해 결합하는 방식이 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.

종래 기술에 따른 안테나 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 방사소자(35)가 원하는 방향으로 출력되어 빔 포밍이 용이하도록 빔출력 방향인 안테나 하우징 본체(10)의 전면 측으로 배열되고, 외부 환경으로부터의 보호를 위하여 레이돔(radome, 50)이 안테나 하우징 본체(10)의 전단부에 다수의 방사소자(35)를 사이에 두고 장착된다.

보다 상세하게는, 종래 기술에 따른 안테나 장치(1)는, 전면이 개구된 얇은 직육면체 함체 형상으로 구비되고, 후면에는 다수의 방열핀(11)이 일체로 형성된 안테나 하우징 본체(10)와, 안테나 하우징 본체(10)의 내부 중 후면에 적층 배치된 메인 보드(20) 및 안테나 하우징 본체(10)의 내부 중 전면에 적층 배치된 안테나 보드(30)를 포함한다.

안테나 보드(30)의 전면에는, 패치 타입의 방사소자 또는 다이폴 타입의 방사소자들(35)이 실장되고, 안테나 하우징 본체(10)의 전면에는 내부의 각 부품들을 외부로부터 보호하면서 방사소자들(35)로부터의 방사가 원활하게 이루어지도록 하는 레이돔(50)이 설치될 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일 예(1)는, 안테나 하우징 본체(10)의 전방부가 단일의 레이돔(50)에 의하여 전부 차폐되도록 구비되는 바, 레이돔(50)이 안테나 장치의 방열을 저해하는 요소가 된다. 여기서, 레이돔(50)을 제거하고 방사소자들(35)을 외부로 노출시킬 경우 필연적으로 안테나 보드(30)까지 외부로 노출됨으로써, 외부 환경으로부터의 보호가 매우 미흡할 수 밖에 없다.

아울러, 안테나 보드(30) 또한 열전도도가 낮은 일반의 PCB 재질인 FR-4 재질로 이루어지고, 실질적으로 발열이 많은 공간인 메인 보드가 설치된 설치 공간(미도시) 전방을 레이돔(50)과 마찬가지로 전부 차폐되도록 하는 점에서 전방으로의 방열 설계 전환이 어려운 문제점이 있다.

이와 같은 이유로, 메인 보드의 전면과 후면 중 방열 방향인 후면에는 디지털 소자 뿐만 아니라 아날로그 증폭소자 모두가 집중 실장되어야 하고, 이로 인해 방열 부위가 편중되어 안테나 장치(1)의 전체적인 방열 성능이 크게 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 안테나 RF 모듈이 외기에 노출되도록 전방에 배치함으로써 시스템의 전후방으로의 분산 방열이 가능하도록 하여 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 방사소자들의 그라운드 기능을 수행함과 아울러, 후방 전장 소자들과의 신호 간섭을 차단하는 리플렉터 기능을 동시에 수행하는 다수의 리플렉터 그릴핀을 포함하는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 단위 RF 필터와 단위 방사소자 모듈 및 단위 레이돔 커버를 모듈화 제조하여 메인 보드의 설치 공간과 전방 외기 공간을 구획시키는 전방 하우징에 손쉽게 모듈 조립되는 복수의 RF 모듈을 포함하는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 종래 메인 보드에 실장되던 증폭부 소자들 및 서지 기판을 메인 보드가 설치되는 설치 공간과 완전 분리되거나 메인 보드와는 이격되도록 구비하여 메인 보드의 전후 구성품의 간소화 설계가 가능한 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 외기 공간에 위치된 증폭부 모듈의 원활한 방열을 위하여 베이퍼 챔버가 구비된 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈의 일 실시예는, 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터, 상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈 및 상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 내장된 증폭부 모듈을 포함하고, 상기 증폭부 모듈은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디, 상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판, 상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버 및 상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함한다.

여기서, 상기 베이퍼 챔버에는, 상기 증폭부 기판에 실장된 상기 아날로그 증폭소자들 일부가 관통하는 소자 관통부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 어느 하나에는, 상기 증폭부 바디의 평평한 내측면 또는 상기 증폭부 커버의 평평한 내측면에 표면 열접촉되도록 평평하게 형성되고, 상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 다른 하나에는, 상기 증폭부 기판의 마주하는 면에 실장되어 돌출된 상기 아날로그 증폭소자들이 형합되어 표면 열접촉되는 면적이 증가하도록 소자 형합홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 증폭부 기판의 양면 중 상기 베이퍼 챔버와 마주하는 면에는 아날로그 증폭소자로서 2T2R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고, 상기 베이퍼 챔버의 소자 관통부에는 상대적으로 발열량이 높은 상기 PA 소자가 관통 배치되며, 상기 베이퍼 챔버의 소자 형합홈에는 상대적으로 발열량이 낮은 상기 LNA 소자가 형합될 수 있다.

또한, 상기 증폭부 기판의 양면 중 일면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고, 상기 증폭부 기판의 양면 중 타면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되며, 상기 베이퍼 챔버는, 상기 증폭부 바디의 내측면과 상기 증폭부 기판의 일면 사이 및 상기 증폭부 커버의 내측면과 상기 증폭부 기판의 타면 사이에 각각 배치될 수 있다.

또한, 상기 RF 필터 및 상기 방사소자 모듈 사이에 배치되어 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러, 상기 RF 필터의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 상기 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀 및 상기 RF 필터의 전면에 결합되고, 상기 방사소자 모듈을 외부로부터 보호하는 레이돔 커버를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀은, 상기 RF 필터에 일체로 성형될 수 있다.

또한, 상기 RF 필터는, 다수의 캐비티가 전방으로 개구되게 형성된 필터 바디 및 상기 캐비티 내부에 각각 배치된 공진 바를 포함하고, 상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전단 테두리를 따라 상측, 하측 및 좌측 및 우측 방향으로 연장되되, 각각 소정의 이격 거리를 가지도록 배치 형성될 수 있다.

또한, 상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전면을 차폐하도록 배치된 필터 아우터 패널과 함께 리플렉터 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 방사소자 모듈에 포함된 방사소자의 길이를 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 상기 RF 필터 및 상기 리플렉터 그릴핀은, 금속재의 몰딩재를 이용하여 다이캐스팅 금형 공법에 의해 일체로 제조될 수 있다.

또한, 상기 리플렉터 그릴핀 중 일부는, 인접하는 RF 필터에 형성된 리플렉터 그릴핀과 상호 오버랩되도록 연장 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈을 포함하는 안테나 장치는, 적어도 하나의 디지털 소자가 전면 또는 후면에 실장된 메인 보드, 상기 메인 보드가 설치되는 설치 공간 전방이 개구되게 형성된 함체 형성의 후방 하우징, 상기 후방 하우징의 개구된 전방을 차폐하되, 상기 후방 하우징의 설치 공간과 외부 공간을 구획하도록 배치된 전방 하우징 및 상기 전방 하우징의 전방에 배치되되, 상기 메인 보드와 전기적인 신호 라인을 통해 연결된 복수의 안테나용 RF 모듈을 포함하고, 상기 복수의 안테나용 RF 모듈 각각은, 상기 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터, 상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈 및 상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 모듈을 포함하며, 상기 증폭부 모듈은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디, 상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판, 상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버 및 상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함한다.

본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 안테나 장치의 발열 소자들로부터 발생하는 열을 공간적으로 분리함으로써 안테나 장치의 전후방으로의 분산 방열이 가능하여 방열 성능이 크게 향상되는 효과를 가진다.

둘째, 안테나 전방으로의 방열을 방해하는 기존 단일 레이돔을 RF 모듈 별로 결합되는 단위 레이돔으로 변경 설계함으로써 방열 장해 요소를 제거하고 방사소자 모듈을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 종래 메인 보드 측에 집중 실장되었던 RF 관련 증폭 소자들을 RF 필터와 함께 RF 모듈로 변경 구성하고, 외기 공간은 전방 외부에 배치함으로써 안테나 장치의 전체적인 방열 성능을 크게 향상시키는 효과를 가진다.

넷째, RF 관련 증폭 소자들 및 RFIC 보드를 메인 보드로부터 분리함으로써, 멀티 레이어 보드(Multi Layer Board)인 메인 보드의 층수가 크게 감소하여 메인 보드의 제조 비용을 절감하는 효과를 가진다.

다섯째, 주파수 의존성(Frequency Dependence)을 가지는 RF 관련 부품을 RF 모듈로 구성하고, 이를 방열 기능이 더 가미된 전방 하우징을 통해 신호 연결되도록 착탈 결합됨으로써, 안테나 장치를 구성하는 개별 RF 관련 부품의 불량이나 파손이 발생하는 경우, 해당 RF 모듈만을 교체할 수 있으므로, 안테나 장치에 대한 유지ㅇ보수가 용이한 효과를 가진다.

여섯째, 안테나 장치의 분산 방열이 가능하므로, 후방 하우징에 일체로 형성된 히트싱크(방열핀)의 길이 및 부피를 축소할 수 있으므로, 전체적으로 제품의 슬림 설계가 용이한 효과를 가진다.

일곱째, RF 모듈의 구성 중 RF 필터와 증폭부 모듈을 전후 방향으로 완전 분리함으로써 상호 열적 영향을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.

여덟째, 외기 공간으로 노출되게 구비된 증폭부 모듈의 내부에 베이퍼 챔버를 더 구비함으로써, 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 외부 방열이 더욱 향상될 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일 예를 나타낸 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2의 분해 사시도이고,
도 4는 전방 하우징에 대한 RF 모듈 조립체의 착탈 모습을 설명하기 위한 분해 사시도이며,
도 5는 전방 하우징과 후방 하우징이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이고,
도 6은 후방 하우징에 대한 전방 하우징의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 7은 도 2의 구성 중 통기 패널이 제거된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 8a 및 도 8b는 후방 하우징에 대한 각종 보드의 조립 관계를 나타낸 분해 사시도이며,
도 9는 도 2의 구성 중 서지 보드부의 결합 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 10은 도 2의 구성 중 RFIC 보드부의 결합 위치를 나타낸 분해 사시도이며,
도 11은 도 10의 RFIC 보드부가 전방 하우징의 배면에 결합된 상태를 나타낸 분해 사시도이고,
도 12는 도 2의 구성 중 RF 모듈의 전방 하우징에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 13은 RF 모듈이 착탈되는 전방 하우징의 전면 및 RF 모듈의 배면 부위를 나타낸 확대 사시도이고,
도 14는 RF 모듈의 메인 보드에 대한 결합 모습을 나타낸 절개 사시도이며,
도 15는 도 2의 구성 중 단위 RF 모듈을 나타낸 사시도이고,
도 16은 도 15의 분해 사시도이며,
도 17a 내지 도 17d는 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈 및 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 18은 RF 모듈의 구성 중 레이돔의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 19a 및 도 19b는 RF 모듈의 구성 중 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 20은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며,
도 21은 도 20의 구성 중 방사소자 모듈과 RF 필터 및 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 22a 및 도 22b는 도 20의 구성 중 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 23은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고,
도 24는 도 21의 분해 사시도이며,
도 25는 도 23의 C-C선을 따라 취한 단면도 및 절개 사시도이고,
도 26a 및 도 26b는 방사소자 모듈의 분해 사시도이며,
도 27은 방사소자 모듈의 구성 중 방사용 디렉터의 레이돔에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 28은 도 2의 RF 모듈의 구성 중 리플렉터 그릴핀의 형상 및 배치 모습을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이며,
도 29는 리플렉터 그릴핀의 배치 관계를 나타낸 일부 확대 사시도이고,
도 30a 및 도 30b는 도 15의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도 및 부분 확대도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 종래 안테나 장치의 단일의 레이돔을 RF 모듈별로 결합되는 단위 레이돔으로 구비되고, 안테나 하우징 내부의 메인 보드에 실장되었던 RF 관련 부품들을 RF 필터와 함께 RF 모듈로 구성하거나 메인 보드로부터 분리하여 구성함으로써, 안테나 장치의 여러 발열 소자들로부터 발생하는 열을 공간적으로 분리ㅇ분산하는 것을 기술적 사상으로 하며, 이하에서는 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치를 도면에 도시된 일 실시예를 기준으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이며, 도 4는 전방 하우징에 대한 RF 모듈 조립체의 착탈 모습을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 5는 전방 하우징과 후방 하우징이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 후방 하우징에 대한 전방 하우징의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 도 2의 구성 중 통기 패널이 제거된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 8a 및 도 8b는 후방 하우징에 대한 각종 보드의 조립 관계를 나타낸 분해 사시도이고, 도 9는 도 2의 구성 중 서지 보드부의 결합 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 10은 도 2의 구성 중 RFIC 보드부의 결합 위치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 11은 도 10의 RFIC 보드부가 전방 하우징의 배면에 결합된 상태를 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 2 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 후방 외관을 형성하는 후방 하우징(110)과, 안테나 장치(100)의 전방 외관 일부를 형성하는 전방 하우징(140)을 포함한다.

또한, 안테나 장치(100)는, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 밀착 설치된 메인 보드(170)와, 메인 보드(170)의 상측에 배치된 PSU 보드부(180)와, 메인 보드(170)보다 후방으로 더 이격되게 배치된 서지 기판부(190)와, 전방 하우징(140)의 배면에 밀착 배치된 RFIC 기판부(150)와, 전방 하우징(140)의 전면에 적층 배치되는 안테나용 RF 모듈(Radio Frequency Module)(200)(이하, 'RF 모듈' 이라 약칭한다)을 포함한다.

후방 하우징(110)과 전방 하우징(140)은, RF 모듈(200)과 결합하여 전체 안테나 장치(1)의 외관을 형성함과 아울러, 미도시 되었으나, 안테나 장치(100)의 설치를 위하여 마련된 지주 폴에 대한 결합을 매개하는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 안테나 장치(100)의 설치 공간의 제약을 받지 않는 한 반드시 후방 하우징(110) 및 전방 하우징(140)의 결합체가 지주 폴에 결합되어야 하는 것은 아니고, 건물의 내벽 또는 외벽과 같은 수직 구조물에 직접 벽걸이 타입으로 설치 및 고정되는 것도 가능하다. 특히, 본 발명의 일 실시에에 따른 안테나 장치(100)의 경우, 전후 두께를 최소가 되도록 슬림 설계하여, 벽걸이 타입의 설치가 보다 용이하도록 하는 것에 큰 의미를 가지고 있다. 이에 대해서는, 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

후방 하우징(110) 및 전방 하우징(140)은, 전체적으로 열전도에 따른 방열이 유리하도록 열전도성이 우수한 금속재질로 구비되되, 대략 전후 방향의 두께가 얇은 직육면체 함체 형상으로 형성되고, 특히, 후방 하우징(110)의 전면이 개구되게 형성되어 소정의 설치 공간(115)을 구비함으로써 디지털 소자(예를 들면, FPGA(Field Programmable Gate Array) 소자(173)가 실장된 메인 보드(170)와, PSU(Power Supply Unit) 소자들이 실장된 PSU 보드부(180) 및 서지 부품 소자들이 실장된 서지 기판부(190)의 설치를 매개하는 역할을 수행한다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 후방 하우징(110)의 내측면은 메인 보드(170)의 후면에 실장된 디지털 소자(FPGA 소자(173) 등) 및/또는 PSU 보드부(180)의 후면에 실장된 PSU 소자(183) 등, 그리고 서지 기판부(190)의 후면에 실장된 서지 부품 소자들에 의한 외형 돌출 형상에 형합되는 형상으로 형성될 수 있다. 이는, 메인 보드(170), PSU 보드부(180) 및 서지 기판부(190)의 배면과의 열 접촉 면적을 최대로 증대시켜 방열 성능을 극대화하기 위함이다.

후방 하우징(110)의 좌우 양측에는, 현장에서 작업자가 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)를 운송하거나 지주 폴(미도시) 또는 건물의 내벽 또는 외벽에 대하여 수동 장착이 용이하도록 파지할 수 있는 손잡이부(130)가 더 설치될 수 있다.

아울러, 안테나 하우징(110,130)의 하단부 외측에는, 미도시의 기지국 장치와의 케이블 연결 및 내부 부품의 조율을 위한 각종 외측 장착 부재(400)가 관통 조립될 수 있다. 외측 장착부재(400)는, 적어도 하나 이상의 광케이블 연결 단자(소켓) 형태로 구비되며, 각각의 연결 단자에는 동축 케이블(미도시)의 연결 단자가 상호 연결될 수 있다.

도 2를 참조하면, 후방 하우징(110)의 배면에는 다수의 후방 방열핀(111)이 소정 패턴 형상을 가지도록 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 설치된 메인 보드(170), PSU 보드(180) 및 서지 기판부(190)의 각 발열 소자들로부터 생성된 열은 다수의 후방 방열핀(111)을 통해 후방으로 직접 방열될 수 있다.

다수의 후방 방열핀(111)은, 도 4의 (b)에 참조된 바와 같이, 좌우 폭 가운데 부분을 기준으로 좌측단 및 우측단으로 갈수록 상향 경사지게 배치되어, 후방 하우징(110)의 후방으로 방열되는 열이 각각 후방 하우징(110)의 좌측 및 우측 방향으로 분산된 상승기류를 형성하여 보다 신속하게 열이 분산되도록 설계될 수 있다. 그러나, 후방 방열핀(111)의 형상이 반드시 이에 한정되지는 않는다. 가령, 도면에 도시되지 않았으나, 후방 하우징(110)의 배면 측에 외기의 유동이 원활하도록 하기 위해 송풍팬 모듈(미도시)이 더 구비된 경우에는, 송풍팬 모듈에 의하여 방열된 열이 보다 신속하게 배출되도록, 후방 방열핀(111)은 가운데에 배치된 송풍팬 모듈에서 각각 좌측단 및 우측단으로 평행되게 형성되는 것이 채택될 수 있다.

또한, 도시되어 있지는 않지만, 다수의 후방 방열핀(111) 일부에는, 안테나 장치(1)를 지주 폴(미도시)에 결합하기 위한 클램핑 장치(미도시)가 결합되는 마운팅부(미도시)가 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 클램핑 장치는, 그 선단부에 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)를 좌우 방향으로 로테이팅 회동시키거나 상하 방향으로 틸팅 회동시켜, 안테나 장치(100)의 방향성을 조절하기 위한 구성일 수 있다.

그러나, 마운팅부에 반드시 안테나 장치(100)를 틸팅 및 로테이팅 회동시키기 위한 클램핑 장치가 결합되어야만 하는 것은 아니다. 예를 들면, 안테나 장치(100)를 건물의 내벽 또는 외벽에 벽걸이 타입으로 설치하는 경우, 마운팅부에는 벽걸이 타입으로 결합하기 용이한 걸쇠 플레이트 형상의 클램프 패널이 결합되는 것도 가능하다.

한편, 안테나 장치(1)의 일 실시예는, 도 1 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 메인 보드(170)의 후방으로 이격되게 배치되되, 후방 하우징(110)의 전면에 밀착 배치되는 서지 기판부(190) 및 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 메인 보드(170)의 전면과 매칭되는 전면을 가지도록 배치되되 메인 보드(170)의 상측에 배치된 PSU 보드부(180)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 서지 기판부(190)는, 전단은 메인 보드(170)의 배면에 지지되고, 후단은 서지 기판부(190)의 전면에 지지되는 다수의 이격 서포터(197)에 의하여 메인 보드(170)로부터 소정 거리 후방으로 이격되게 배치될 수 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 서지 기판부(190)와 PSU 보드부(180) 및 메인 보드(170)와 PSU 보드부(180)는 각각 적어도 하나의 버스 바(195,185)를 매개로 전기적으로 상호 연결될 수 있다.

보다 상세하게는, 서지 기판부(190)는 메인 보드(170)를 사이에 두고 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 상대적으로 하부 측에 배치되고, 반대로 PSU 보드부(180)는 메인 보드(170)를 사이에 두고 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 상대적으로 상부 측에 배치되는 바, 롱타입 버스바(195)를 매개로 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 롱타입 버스바(195)는 각각 그 단부 및 중간 부분이 다수의 버스바 체결 스크류(195')에 의해 안정적으로 체결 고정될 수 있다.

또한, PSU 보드부(180)는 메인 보드(170)의 상단에 직접 맞닿아 있는 형태로 배치되는 바, 숏타입 버스바(185)를 매개로 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 숏타입 버스바(185)는 각각 그 단부가 다수의 버스바 체결 스크류(185')에 의해 안정적으로 체결 고정될 수 있다.

한편, 안테나 장치(1)의 일 실시예는, 도 9 및 도 10에 참조된 바와 같이, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 메인 보드(170)의 전방으로 이격되게 배치되되, 전방 하우징(140)의 배면에 밀착 배치되는 RFIC 기판부(150)를 더 포함할 수 있다.

RFIC 기판부(150)에는, 메인 보드(170)에 실장된 FPGA 소자(173)에 대응되는 RFIC 소자들(도면부호 미표기)가 실장 배치될 수 있다. RFIC 기판부(150)는 기존 메인 보드(170)의 전면 또는 후면에 상술한 FPGA 소자들(173)과 함께 실장되었던 RFIC 소자들을 메인 보드(170)로부터 분리하되, 실질적으로 전방 방열의 핵심 구성인 전방 하우징(140)의 배면에 표면 열접촉되도록 배치될 수 있다.

여기서, RFIC 기판부(150)는, 도 10에 참조된 바와 같이, 전단은 전방 하우징(140)의 배면에 지지되고, 후단은 메인 보드(170)의 전면에 지지되는 다수의 이격 서포터(157)에 의하여 메인 보드(170)로부터 소정 거리 전방으로 이격되게 배치될 수 있다. 이와 같이, RFIC 기판부(150)를 메인 보드(170)로부터 전방으로 이격 배치함으로써, RFIC 기판부(150) 및 메인 보드(170) 상호간의 열적 분리를 이루어낼 수 있다.

RFIC 기판부(150)의 후방에는, 도 11에 참조된 바와 같이, 메인 보드(170)와의 물리적 열적 분리를 위하여 구비된 열분리판(160)을 관통하여 메인 보드(170)와 전기적으로 연결될 수 있다.

보다 상세하게는, RFIC 기판부(150)의 전면에는, 도 10에 참조된 바와 같이, 후술하는 RF 모듈(200)의 구성 중 증폭부 기판(235)의 수소켓부(235a)와 소켓 핀 결합되기 위한 다수의 중간 암소켓부(155)가 형성되고, 도 11에 참조된 바와 같이, RFIC 기판부(150)의 배면에는 메인 보드(170)의 전면에 형성된 최종 암소켓부(171)와 소켓 핀 결합되기 위한 중간 수소켓부(161)이 형성될 수 있다. 여기서, 중간 수소켓부(161)는, RFIC 기판부(150)의 배면에 형성되되, 메인 보드(170)의 최종 암소켓부(171)와의 소켓 핀 결합이 가능하도록 열분리판(160)을 관통하여 열분리판(160)의 배면 측으로 노출될 수 있다.

RFIC 기판부(150)에 형성된 중간 암소켓부(150)는, 전방 하우징(140)에 형성된 소켓 관통부(143)(후술하는 도 12 참조)를 관통하여 전방 측으로 노출될 수 있다. 이와 같이, 전방으로 노출된 중간 암소켓부(155)에 증폭부 기판(235)의 수소켓부(235a)가 소켓 핀 결합될 수 있다.

열분리판(160)은, RFIC 기판부(150)로부터 발생한 열이 상대적으로 후방 공간인 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 측으로 이동되는 것을 방지하고 곧바로 전방 하우징(140)을 통해 전방으로의 방열을 유도하도록 단열 재질로 구비됨이 바람직하다.

전방 하우징(140)은, 도 10 및 도 11에 참조된 바와 같이, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 설치되어 안착된 메인 보드(170), PSU 보드(180), 서지 기판부(190) 및 전방의 RF 모듈(200) 사이를 구획하는 역할을 수행한다. 또한, 전방 하우징(140)은 후방 하우징(110) 측의 설치 공간(115)과 그 이외의 공간이 구별되도록 구획 구비됨으로써, 후방 하우징(110) 측의 설치 공간(115)에 생성된 열이 RF 모듈(200) 측으로 영향을 미치지 않도록 열적 차단 및 분리 기능을 수행할 수 있다.

여기서, '열적 차단'이라는 의미는, 전방 하우징(140)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기(또는 전방 공간) 상에 위치된 RF 모듈(200)로부터 발생한 열이 전방 하우징(140)의 배면 공간(즉, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 측으로의 열 침입을 차단하는 것으로 이해하는 것이 바람직하고, '열적 분리'라는 의미는, 애초 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 적층된 메인 보드(170)의 전면과 배면에 집중 분산 실장된 다수의 발열 소자 중 일부를 분리하여 후방 방열 뿐만 아니라 전방 방열이 가능하도록 열적 구성을 분리 배치한 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

전방 하우징(140)의 전면에는 다수의 방열핀(141)이 일체로 형성될 수 있다. 이와 같은 전방 하우징(140) 및 다수의 방열핀(141)은, 열전도성이 우수한 금속재질로 이루어지는 바, 전방 하우징(140)을 매개로 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)의 열 또는 RFIC 소자들로부터 발생된 열이 전방으로 용이하게 열전도 방식으로 방열될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)의 일 실시예는, 도 5에 참조된 바와 같이, 적어도 하나의 통기 패널(120,120a~120d)을 더 포함할 수 있다. 복수의 RF 모듈(200) 전단부는, 전방 하우징(140)의 테두리로부터 전방으로 더 이격되게 위치되는데, 적어도 하나의 통기 패널(120,120a~120d)이 전방 하우징(140)의 테두리 부위에 결합되되, 최외곽에 배치된 복수의 RF 모듈(200)의 측부를 감싸는 형태로 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 안테나 장치(100)의 일 실시예에서는, 도 6에 참조된 바와 같이, 제1통기 패널(120a) 및 제2통기 패널(120b) 각각이, 전방 하우징(140)의 전면에 결합된 다수의 RF 모듈(200) 중 상단부 및 하단부에 위치된 RF 모듈(200)의 상측부 및 하측부를 차폐하도록 결합됨과 아울러, 제3통기 패널(120c) 및 제4통기 패널(120b) 각각이, 전방 하우징(140)의 전면에 결합된 다수의 RF 모듈(200) 중 좌측부 및 우측부에 위치된 RF 모듈(200)의 좌측부 및 우측부를 차폐하도록 결합될 수 있다.

여기서, 적어도 하나의 통기 패널(120,120a~120d)에는 소정 크기의 통기공이 전체적으로 형성되어, 통기공을 통해 외부 공간의 외기가 전방 하우징(140)의 전방 측으로 유입되거나, 전방 하우징(140)의 전방으로 방열된 열기가 외부 공간 측으로 원활하게 유출될 수 있으므로 통기성을 증대시킬 수 있다. 외기의 통기성이 증대되면, 전방 하우징(140)의 전방 측으로의 방열 성능이 크게 향상될 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, RF 모듈(200)은 전방 하우징(140)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되어 있는 바, 적어도 하나의 통기 패널(120)이 전방 외기에 노출된 RF 모듈(200)의 적어도 측부를 차폐하도록 배치됨으로써, 외부 이물질은 물론 접근 권한이 없는 미승인 사용자의 외부 접근을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 도 5에 참조된 바와 같이, 다수의 체결나사(125)가 순차적으로 적어도 하나의 통기 패널(120)의 후단부에 형성된 다수의 통기패널 체결홈(120') 및 전방 하우징(140)의 테두리 단부를 따라 이격되게 형성된 통기패널 체결홀(140')에 체결되는 동작으로 적어도 하나의 통기 패널(120)이 전방 하우징(140)의 테두리 부위에 결합될 수 있다.

아울러, 적어도 하나의 통기 패널(120)은, 도 7에 참조된 바와 같이, 후술하는 RF 모듈(200)의 구성 중 RF 필터(220)에 일체로 형성된 리플렉터 그릴핀(224)과 전방 하우징(140)이 이격되도록 구비된 바, 리플렉터 그릴핀(224)의 일부 기능인 접지(GND) 역할이 원활하게 수행될 수 있도록, 전단부가 리플렉터 그릴핀(224)과 통전되게 접촉 결합될 수 있다.

도 12는 도 2의 구성 중 RF 모듈의 전방 하우징에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 13은 RF 모듈이 착탈되는 전방 하우징의 전면 및 RF 모듈의 배면 부위를 나타낸 확대 사시도이며, 도 14는 RF 모듈의 메인 보드에 대한 결합 모습을 나타낸 절개 사시도이고, 도 15는 도 2의 구성 중 단위 RF 모듈을 나타낸 사시도이며, 도 16은 도 15의 분해 사시도이고, 도 17a 내지 도 17d는 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈 및 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 18은 RF 모듈의 구성 중 레이돔의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 19a 및 도 19b는 RF 모듈의 구성 중 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 20은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 21은 도 20의 구성 중 방사소자 모듈과 RF 필터 및 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 22a 및 도 22b는 도 20의 구성 중 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이다.

도 12 내지 도 22b를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예는, 메인 보드(170)의 전면에 배열된 RF 필터(220)와, RF 필터(220) 전면에 배치되는 방사소자 모듈(210)과, RF 필터(220) 및 방사소자 모듈(210) 사이에 배치되어 방사소자 모듈(210)을 접지(GND)함과 아울러, RF 필터(220)의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀(224)을 포함한다.

RF 모듈(200)은, 아날로그 RF 부품들의 집합체로써, 가령, 증폭부 모듈(230)은 RF 신호를 증폭시키는 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판(235)을 포함하는 RF 부품이고, RF 필터(220)은 입력된 RF 신호를 원하는 주파수 대역으로 주파수 필터링하기 위한 RF 부품이며, 방사소자 모듈(210)은 RF 신호를 수신 및 송신하는 역할을 수행하는 RF 부품이다.

그러므로, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)은, 또 다른 실시예로써 다음과 같이 정의될 수 있다.

본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)은, 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈(200)로서, 아날로그 RF 부품은, RF 필터(220)과, RF 필터(220)의 전방에 배치되는 방사소자 모듈(210)과, RF 필터(220)의 후방에 배치되는 증폭부 모듈(230) 상의 아날로그 증폭소자(미도시)를 포함하는 실시예로 구현될 수 있다.

여기서, 증폭부 모듈(230)은 후술하는 증폭부 기판(235)을 매개로, 후방 하우징(110) 내부의 메인 보드(170)와 전기적으로 연결될 수 있다. 아울러, 이와 같은 전기적인 연결을 위하여 증폭부 기판(235)과 메인 보드(170) 사이에 RFIC 기판부(150)가 매개될 수 있음은 이미 설명한 바 있다.

한편, 상술한 다양한 실시예로 구현되는 RF 모듈(200)이 복수 개로 구비됨으로써 후술하는 안테나용 RF 모듈 조립체를 구성할 수 있다. 그러므로, RF 부품을 제조하는 제조자 입장에서는, 미리 다수의 RF 모듈(200)들을 전방 하우징(140)에 가조립한 상태로, 또는 가조립이 가능한 모듈 단위로 RF 모듈(200)별 또는 RF 모듈 조립체(300) 별로 RF 부품을 제조하여 유통 및 판매가 가능하게 됨에 따라 새로운 시장 환경을 구축할 수 있는 이점을 가진다.

아울러, 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀(224)은, RF 필터(220)에 일체로 성형될 수 있다. 즉, RF 필터(220)는, 금속성분의 몰딩재를 이용하여 다이캐스팅 금형 공법에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 리플렉터 그릴핀(224) 또한 그 기능 상 금속재질로 구비되는 점에서, RF 필터(220)와 리플렉터 그릴핀(224)은, 동일한 금속성분의 몰딩재를 이용하여 RF 필터(220)의 제조 방법과 동일한 다이캐스팅 금형 공법에 의해 일체로 제조될 수 있다. 다만, RF 필터(220)와 리플렉터 그릴핀(224)의 재질은, 반드시 금속재질로 한정되어야 하는 것은 아니고, 유전체 재질로 구비되어 성형되되, 외부면에 도전성의 재질로 피막 형성하는 것도 가능할 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예는, 메인 보드(170)와 RF 필터(220) 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자(도면부호 미표기)가 실장된 증폭부 모듈(230)을 더 포함할 수 있다.

이와 같이, RF 필터(220)를 중심으로 전방에는 방사소자 모듈(210)이 결합되고 후방에는 증폭부 모듈(230)이 결합된 RF 모듈(200)은, 도 12 내지 도 14에 참조된 바와 같이, 각 단위 모듈 별로 전방 하우징(140)을 매개로 메인 보드(170)에 소켓 핀 결합될 수 있다.

이를 위해, 전방 하우징(140)에는, 도 12 내지 도 14에 참조된 바와 같이, 소켓 관통부(143)가 전후 방향으로 관통되게 형성되고, 소켓 관통부(143)의 주변에는 면착부(147)가 형성될 수 있다. 면착부(147)에는 후술하는 이물질 유입 방지링(144)이 삽입 및 개재되는 링 설치홈(149)이 형성될 수 있다. 아울러, 소켓 관통부(143)의 내부에는 RF 모듈(200)의 설치를 위한 모듈 조립 스크류(146)가 상하로 이격되게 구비될 수 있다. 모듈 조립 스크류(146)는, 전방 하우징(140)의 배면부에서 전방으로 관통 조립되어 RF 모듈(200)의 배면 측과 체결될 수 있다.

한편, RF 모듈(200)의 배면부에는, 도 13의 (b)에 참조된 바와 같이, 후술하는 증폭부 기판(235)의 수소켓부(235a)가 관통되어 후방으로 노출되고, 전방 하우징(140)의 면착부(147)에 접합되도록 접합 플랜지(238)가 형성될 수 있다. 접합 플랜지(238)에는 모듈 조립 스크류(146)가 체결 고정되는 스크류 보스(239)가 형성될 수 있다.

여기서, RF 모듈(200)은, 전방 하우징(140)의 전방에 해당하는 전방 외기에 노출되도록 구비되는 바, 우천 또는 먼지 등을 포함하는 이물질이 유입을 방지할 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 모듈(200)은, 도 14에 참조된 바와 같이, RF 모듈(200)의 접합 플랜지(238)가 전방 하우징(140)의 면착부(147)에 상호 밀착시키는 동작으로 모듈 조립 스크류(146)를 이용하여 체결력을 증가시키면, 링 설치홈(149)에 개재된 이물질 유입 방지링(144)이 RF 모듈(200)의 접합 플랜지(238)와 전방 하우징(140)의 면착부 사이를 실링시킬 수 있다.

한편, 증폭부 모듈(230)은, 메인 보드(170)로부터의 신호 및 RF 필터(220)로부터의 신호를 각각 입력받아 소정값만큼 증폭시켜서 출력하는 역할을 수행한다.

여기서, 증폭부 모듈(230)은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간(233)을 가지는 증폭부 바디(231)와, 증폭부 바디(231)의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 RF 필터(220)와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 메인 보드(170)(실시예에 따라 RFIC 기판부(150)가 메인 보드(170)로부터 분리되어 구비된 경우에는, RFIC 기판부(150)가 이에 해당됨)와 신호 연결되는 증폭부 기판(235)과, 증폭부 기판(235)을 덮도록 마련된 증폭부 커버(236)를 포함할 수 있다.

이와 같은 증폭부 모듈(230)은, 도 17a 내지 도 17d에 참조된 바와 같이, 후술하는 RF 필터(220)와는 피드 스루핀 결합을 통해 간편하게 전기적인 연결이 이루어짐과 아울러, 증폭부 바디(231)에 형성된 조립 패널(234)의 스크류 조립홈(234a)을 통해 체결되는 모듈 조립 스크류(250)를 통해 상호 물리적인 결합이 이루어질 수 있다.

증폭부 기판(235)은, RF 필터(220)와는 스루핀 단자(226)를 매개로 피드 스루핀 결합되고, 메인 보드(170)(보다 바람직하게는, RFIC 기판부(150))와는 소켓 핀 결합될 수 있다.

또한, 증폭부 기판(235)에는, 메인 보드(또는, 메인 보드(170)와 별개로 RFIC 기판부(150)가 구비된 실시예에서는 RFIC 기판부(150))에 소켓 핀 결합되기 위한 적어도 하나 이상의 수소켓부(235a)가 구비될 수 있다.

증폭부 기판(235)은, 증폭부 바디(231)의 내측면에 밀착 결합되고, 증폭부 바디(231)의 외측면에는 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자들로부터 발생한 열을 외부 공간으로 방열시키는 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)이 일체로 형성될 수 있다. 증폭부 기판(235)에는, 아날로그 증폭소자로서 PA 소자 및 LNA 소자 중 적어도 하나가 실장될 수 있다.

주요 발열소자인 아날로그 증폭소자들(PA 소자 및 LNA 소자)은, 종래 후방 하우징(110)과 전방 하우징(140) 사이의 설치 공간(115)에 구비된 메인 보드(170)에 실장되었던 부품이었으나, 본 발명의 일 실시예의 경우, 증폭부 모듈(230)과 같은 모듈 단위로 제조하고, 방열이 용이한 공간인 전방 하우징(140)의 전면 공간으로 정의되는 전방 외기 측으로 노출되도록 설계 변경함으로써, 설치 공간(115) 상의 열적 과부하를 분산시킴은 물론 방열 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 창출할 수 있다.

여기서, 증폭부 기판(235)은, 도 19a 및 도 19b에 참조된 바와 같이, 증폭부 바디(231)의 기판 안착공간(233)의 내측면에 일면이 밀착되도록 안착 설치되고, 아날로그 증폭소자 중 전력 증폭기(Power Amplifier)인 2개의 PA(251,252)가 타면에 실장되어 2T2R을 구성할 수 있다.

2개의 PA(251,252)로부터 생성된 열은 기판 안착공간(233)의 내면에 인접되게 일체로 형성된 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)을 통해 외부로 용이하게 방열될 수 있다.

그러나, 반드시 2개의 PA(251,252)가 반드시 증폭부 기판(235)의 타면에 집중 설치되어야 하는 것은 아니고, 도 20 내지 도 22b에 참조된 바와 같이, 증폭부 기판(235)의 양면에 각각 하나씩 실장 배치될 수 있다. 즉, 도 22a에 참조된 바와 같이, 하나의 RF 모듈(200a)에서 2T2R을 구현하는 PA(251,252) 중 하나(251)를 증폭부 기판(235)의 타면(즉, 후술하는 증폭부 커버(236a) 측에 대향하는 면)에 1T1R을 구현하도록 실장 배치할 수 있다.

또한, 도 22b에 참조된 바와 같이, 하나의 RF 모듈(200a)에서 2T2R을 구현하는 PA(251,252) 중 다른 하나(252)를 증폭부 기판(235)의 일면(즉, 기판 안착공간(233)의 내면에 대향하는 면)에 1T1R을 구현하도록 실장 배치할 수 있다. 그러므로, 증폭부 기판(235)의 각면은 1T1R을 구현하고, 하나의 RF 모듈(200a)에서 2T2R을 구현하는 것이다.

아울러, 도 22a 및 도 22b에 참조된 바와 같이, 증폭부 바디(231)의 기판 안착공간(233)을 덮도록 마련된 증폭부 커버(236a)의 외측면에는 상술한 증폭부 바디(231)의 외측면에 일체로 형성된 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)과 대응되는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236b)가 일체로 형성될 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 증폭부 모듈(230)의 다른 실시예에 따르면, 하나의 RF 모듈(200a) 내에서 2T2R을 구현하는 2개의 PA(251,252)를 증폭부 기판(235)의 양면에 각각 1T1R을 구현하도록 분산 배치하고, 증폭부 기판(235)의 양면으로부터 각각 생성된 열을 증폭부 바디(231) 및 증폭부 커버(236a)의 양측을 통해 분산 방열함으로써, 방열 성능을 보다 극대화할 수 있는 이점을 제공한다.

도 23은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 24는 도 23의 분해 사시도이며, 도 25는 도 23의 C-C선을 따라 취한 단면도 및 절개 사시도이다.

도 23 내지 도 25를 참조하면, 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)로써, 열전달 매개체(도 23 내지 도 25의 도면부호 '260' 참조)를 더 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)는, 도 23 내지 도 25를 참조하면, 증폭부 기판(235)이 배치된 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236)에는, 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자로부터 발생한 열을 다수의 증폭부 히트싱크핀(232) 또는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236b)으로 열전달을 매개하기 위한 열전달 매개체로써 베이퍼 챔버(vapor chamber)(260)가 더 배치될 수 있다.

여기서, 열전달 매개체는, 반드시 베이퍼 챔버(vapor chamber)로 한정되는 것은 아니고, 실질적으로 발열이 되는 아날로그 증폭소자와 다수의 증폭부 히트싱크핀(232) 또는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236) 사이의 이격거리에 따라 히트 파이프(heat-pipe)를 채용할 수 있음은 당연하다. 아울러, 상술한 베이퍼 챔버나 히트 파이프가 혼용된 구조 또한 채용될 수 있다.

가령, 증폭부 바디(231)의 내부 구조 설계 상, 증폭부 기판(235)에 실장된 아날로그 증폭소자의 외면이, 직접 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)이 형성된 증폭부 바디(231)의 내측면 또는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236)이 형성된 증폭부 커버(236)의 내측면과 직접 표면 열접촉되지 않는 경우로서, 양자 사이의 이격 공간이 상대적으로 적은 경우에는 판상으로 구비된 베이퍼 챔버(260)를 채용하는 것이 바람직하고, 양자 사이의 이격 공간이 상대적으로 큰 경우에는 히트 파이프(미도시)를 채용하는 것이 바람직하다.

다만, 도 23 내지 도 25에 참조된 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)에서는, 증폭부 커버(236)의 외측면에 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236)이 형성되지 않은 것으로 도해되어 있으므로, 이하에서는, 베이퍼 챔버(260)는 증폭부 바디(231)의 내측면과 증폭부 기판(235) 사이에 위치되는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. 그러나, 열전달 매개체로서의 히트 파이프의 채용 및 그 설치 위치가 배제되거나 제한되는 것은 아니라고 할 것이다.

또한, 도 23 내지 도 25에 참조된 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)의 베이퍼 챔버(260)는, 증폭부 바디(231)와는 별개로 제조되어 증폭부 바디(231)의 내부에 설치되는 것으로 도해되어 있으나, 반드시 베이퍼 챔버(260)가 증폭부 바디(231)와는 별도로 제조되어야 하는 것은 아니고, 후술하는 바와 같이, 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236)에 일체로 형성되는 것도 가능하다.

보다 상세하게는, 도 24에 참조된 바와 같이, 베이퍼 챔버(260)를 증폭부 바디(231)의 일측 개구된 공간에 증폭부 기판(235)을 설치하기 전에 밀착시킨다. 이때, 베이퍼 챔버(260)의 일면은 증폭부 바디(231)의 평평한 내측면에 표면 열접촉되도록 평평하게 형성되어 밀착 배치됨이 바람직하다.

여기서, 베이퍼 챔버(260)의 타면에는 증폭부 기판(235)의 양면 중 마주하는 면에 실장되어 돌출된 아날로그 증폭소자들이 형합되어 표면 열접촉되는 면적이 증가하도록 소자 형합홈(263)이 형성될 수 있다. 이는, 증폭부 모듈의 일 실시예(200) 및 다른 실시예(200a)와는 달리, 아날로그 증폭소자들이 직접 표면 열접촉되는 대상 면이 증폭부 바디(231)가 아니라 베이퍼 챔버(260)가 되기 때문이다.

다만, 도 24 및 도 25에 참조된 바와 같이, 증폭부 기판(235)에 실장된 다수의 아날로그 증폭소자들 중 발열량이 상대적으로 큰 발열소자로써 베이퍼 챔버(260)를 매개하여 열전달 방식으로 방열하는 것이 불리한 증폭소자들의 직접적인 증폭부 바디(231)의 내측면과의 표면 열접촉을 위하여, 베이퍼 챔버(260)에는 소자 관통부(261)가 더 형성될 수 있다. 소자 관통부(261)를 관통하도록 배치된 아날로그 증폭소자는 직접적으로 증폭부 바디(231)의 내측면에 표면 열접촉되는 점에서 보다 높은 방열 성능을 보유한 채로 외기 방열이 이루어질 수 있다.

예를 들면, 증폭부 기판(235)의 양면 중 베이퍼 챔버(260)와 마주하는 면에는 아날로그 증폭소자로서 2T2R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치된 것으로 가정할 경우, 베이퍼 챔버(260)의 소자 관통부(261)에는, 상대적으로 발열량이 높은 PA 소자가 관통 배치되고, 베이퍼 챔버(260)의 소자 형합홈(263)에는, 상대적으로 발열량이 낮은 LNA 소자가 형합될 수 있다.

여기서, 증폭부 기판(235)의 양면 중 일면에 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고, 증폭부 기판(235)의 양면 중 타면에 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치된 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 베이퍼 챔버(260)는, 증폭부 바디(231)의 내측면과 증폭부 기판(235)의 일면 사이 및 증폭부 커버(236)의 내측면과 증폭부 기판(235)의 타면 사이에 각각 배치될 수 있다.

한편, 베이퍼 챔버(260)의 테두리 부위에는, 증폭부 바디(231)에 대한 증폭부 커버(236)의 조립 나사(237)를 이용한 스크류 체결 시 조립 나사(237)의 증폭부 바디(231)에 대한 체결을 위하여 일부가 절개된 다수의 스크류 체결홈(265)이 형성될 수 있다.

베이퍼 챔버(260)의 일면을 증폭부 바디(231)의 내측면에 밀착 배치된 상태에서, 증폭부 기판(235)을 베이퍼 챔버(260)의 타면에 밀착시킨 후, 다수의 조립 나사(237)를 이용하여 증폭부 커버(236)를 증폭부 바디(231)에 고정시키는 동작으로 베이퍼 챔버(260)를 안정적으로 증폭부 바디(231)의 내부에 고정시킬 수 있다.

또한, 도면에 도시되지 않았으나, 증폭부 바디(231)의 일측 개구된 공간에 증폭부 기판(235)을 먼저 설치한 다음 증폭부 커버(236)를 설치하기 전에 베이퍼 챔버(260)를 증폭부 기판(235)의 외측면을 덮도록 설치하되, 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자의 표면이 베이퍼 챔버(260)의 내측면에 표면 열 접촉되도록 설치한 후, 증폭부 커버(236)를 베이퍼 챔버(260)의 외측면과 표면 열 접촉되도록 설치하는 것도 가능하다.

아울러, 증폭부 바디(231)의 내부에 설치되는 증폭부 기판(235)을 기준으로 양면부에 각각 상술한 베이퍼 챔버(260)를 모두 설치하는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.

도 25를 참조하면, 증폭부 기판(235)과 증폭부 바디(231)의 증폭부 히트싱크핀(232) 사이에 상술한 베이퍼 챔버(260)를 배치하여, 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자로부터 발생한 열이 베이퍼 챔버(260)를 열전달 매개체로 하여 증폭부 히트싱크핀(232)으로 신속하게 열전도할 수 있으므로, 방열 성능이 크게 향상되는 이점을 가진다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 베이퍼 챔버(260)는, 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236a)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236a)는 내측면 일부에 냉매가 충진되는 냉매 충진부(도면부호 미표기)가 형성되도록 구비되고, 냉매 충진부에 냉매가 충진됨으로써 베이퍼 챔버(260)를 구현할 수 있다.

도 26a 및 도 26b는 방사소자 모듈의 분해 사시도이고, 도 27은 방사소자 모듈의 구성 중 방사용 디렉터의 레이돔에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이다.

한편, RF 필터는, 도 12 내지 도 22b에 참조된 바와 같이, 다수의 캐비티(222)가 전방으로 개구되게 형성된 필터 바디(221)와, 캐비티(222) 내부에 각각 배치된 공진 바(223)와, 필터 바디(221)의 전면을 차폐하도록 배치된 필터 아우터 패널(228)을 포함할 수 있다. 필터 아우터 패널(228)과 필터 바디(221) 사이에는 필터 튜닝 커버(227)가 결합될 수 있다.

여기서, 방사소자 모듈(210)은, 필터 아우터 패널(228) 전면을 덮도록 필터 바디(221)의 내측에 안착 결합될 수 있다.

한편, RF 모듈(200)은, RF 필터(220)의 전단부에 결합됨과 아울러, 방사소자 모듈(210)을 외부로부터 보호하는 레이돔 커버(240)를 더 포함할 수 있다.

레이돔 커버(240)의 테두리 부위에는 후크 결합부(241)가 다수개 형성되고, 레이돔 커버(240)는 필터 바디(221)의 단차 부위에 후크 결합부가 결합되는 동작으로 후크 결합될 수 있다.

레이돔 커버(240)의 재질은 기존 단일의 레이돔 패널의 재질과 동일한 재질로 형성되되, 단위 RF 모듈(200) 마다 각각 하나씩 나뉘어 결합될 수 있다. 즉, 레이돔 커버(240)의 재질은 전파의 투과가 용이한 수지 재질로 구비되어도 무방하고, 방사소자 모듈(210)의 구동시 발생하는 열이 미미하므로, 방열과는 무관한 단열 재질로 구비되어도 상관없다.

레이돔 커버(240)는, 방사소자 모듈(210)을 외부로부터 은닉시키면서 필터 바디(221)에 결합됨으로써, 외부 환경(이물질 등)으로부터 방사소자 모듈(210)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 특히, 레이돔 커버(240)는, 도면에 도시되지 않았으나, 전방 하우징(140)의 전면 공간인 전방 외기에 RF 모듈(200)이 노출되도록 설치되는 바, 빗물 등과 같은 이물질이 방사소자 모듈(210)이 구비된 내부로 유입되는 것을 완전 차단하는 실링 구조를 가지는 것이 바람직하다.

여기서, RF 필터(220)와 방사소자 모듈(210)은, 도 18에 참조된 바와 같이, 스루핀 단자(226)를 매개로 하는 피드 스루핀(Feed through-pin) 결합 방식을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

이하, 상술한 다양한 실시예로 구현되는 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

RF 모듈(200)은, 도 12 내지 도 20에 참조된 바와 같이, 전방 하우징(140)을 매개로 메인 보드(170)의 전면에 적층 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, RF 모듈(200)은, 복수 개로 구비되어 안테나용 RF 모듈 조립체의 일 구성을 이룬다.

여기서, RF 모듈(220)은, 도 12 및 도 22b에 참조된 바와 같이, 좌우방향으로 총 8개가 인접하게 배열됨과 아울러, 이와 같은 다수의 RF 모듈(200)이 상하방향으로 각각 총 4열 배치된 것을 채택하고 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그 배열 위치 및 RF 모듈(200)의 개수는 다양하게 설계 변형될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 RF 필터(220)은, 일측에 소정의 캐비티(222)가 형성되고, 상기 캐비티(222) 내에 DR(Dielectric Resonator) 또는 금속성 공진봉으로 구성된 공진바(223)가 구비된 캐비티 필터인 것을 예시로 설명하고 있으나, RF 필터(220)은 이에 한정하지 않고 유전체 필터 등 다양한 필터가 채택될 수 있다.

아울러, 다수의 방사소자 모듈(210)은, 다수의 RF 필터(220) 각각의 개수에 대응되게 결합되고, 방사소자 모듈(210) 각각은 2T2R을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 총 64T64R가 구현된 모델을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 방사소자 배치 면적을 2배로 확보 가능한 경우, 방사소자 모듈(210) 각각이 1T1R을 구현하도록 구비되는 것도 가능하고, 방열 성능을 보다 향상시킬 수 있다고 전제할 경우, 방사소자 모듈(210) 각각이 4T4R을 구현하도록 구비되는 것도 가능하다.

일반적으로 빔포밍(Beamforming)의 구현을 위해서는, 도 2 내지 도 10에 참조된 바와 같이, 배열 안테나(Array antenna)로써 다수의 방사소자 모듈(210)이 필요하고, 다수의 방사소자 모듈(210)은 좁은 방향성 빔(narrow directional beam)을 생성하여 지정된 방향으로의 전파 집중을 증가시킬 수 있다. 최근 다수의 방사소자 모듈(210)은, 다이폴 타입의 다이폴 안테나(Dipole antenna) 또는 패치 타입의 패치 안테나(Patch antenna)가 가장 높은 빈도로 활용되고 있으며, 상호간의 신호간섭이 최소화되도록 이격되게 설계 배치된다.

본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예에 있어서, 방사소자 모듈(210)은, 도 26a 및 도 26b에 참조된 바와 같이, 상하로 길게 형성되고, 다수의 RF 필터(220) 전면에 각각 배열되는 방사소자용 인쇄회로기판(211)과, 방사소자용 인쇄회로기판(211)의 전면에 패턴 인쇄 형성된 적어도 하나의 안테나 패치회로부(212)와, 적어도 하나의 안테나 패치회로부(212) 각각을 급전 연결하는 급전 라인(213)을 포함할 수 있다.

방사소자용 인쇄회로기판(211)의 전면에는, 도 26a에 참조된 바와 같이, 직교하는 ±45 편파 또는 수직/수평 편파 중 어느 하나의 이중편파를 발생시키는 이중편파 패치 소자로써 상술한 안테나 패치회로부(163)가 인쇄 형성될 수 있다. 안테나 패치회로부(212)는 3개가 각각 상하 방향(길이방향)으로 이격되게 인쇄 형성될 수 있고, 각각의 안테나 패치회로부(212)는 급전 라인(213)에 의하여 상호 연결될 수 있다.

한편, 방사소자용 인쇄회로기판(211)에는, 도 26a 및 도 26b에 참조된 바와 같이, 급전 라인(213)에서 분기되어 급전 신호를 인가 또는 출력하기 위한 입력측 피딩 라인 및 출력측 피딩 라인이 형성되고, 입력측 피딩 라인과 출력측 피딩 라인의 선단부에는 방사소자용 인쇄회로기판(211)의 후방에 배치된 스루핀 단자가 삽입되기 위한 입력측 스루홀(214a) 및 출력측 스루홀(214b)이 관통되게 형성될 수 있다. 입력측 스루홀(214a) 및 출력측 스루홀(214b)에는 각각 RF 필터(220)의 구성 중 하나인 스루핀 단자(226)가 삽입되어 급전 라인(213)과 통전시킬 수 있다.

한편, 방사용 디렉터(217)는 열전도성 또는 도전성 금속재질로 형성되어 안테나 패치회로부(212)와 전기적으로 연결된다. 방사용 디렉터(217)는 방사 빔의 방향을 전방향으로 유도하는 역할을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈(200)에서는, 최대의 Gain을 확보할 수 있도록, 각각의 RF 모듈(200)에 총 3개의 방사용 디렉터(217)가 배치된다.

아울러, 방사용 디렉터(217)는, 도 26a 및 도 26b에 참조된 바와 같이, 레이돔 커버(24)의 배면에 형성된 다수의 결합 돌기(247a)가 각각 끼움 결합되는 다수의 결합홀(217a)이 형성될 수 있다.

따라서, 방사용 디렉터(217)는, 방사소자용 인쇄회로기판(211)과 함께 레이돔 커버(240)의 배면에 상술한 다수의 결합 돌기(247a) 및 다수의 결합홀(217a)를 매개로 모듈 결합된 후, 레이돔 커버(240)가 후크 결합부(241)를 매개로 RF 필터(220)에 결합되는 동작으로 간편하게 조립될 수 있다.

한편, 안테나 장치에 있어 리플렉터는 안테나 회로의 접지(ground)를 제공하는 역할과 함께 반사 표면으로서의 기능을 수행한다. 가령, 이중 편파 안테나의 후방 방사는 주 방사 방향으로 반사되며, 이에 의해 이중 편파 안테나의 빔 효율이 향상된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 후술하는 리플렉터 그릴핀(224)과 필터 아우터 패널(228)이 함께 리플렉터 기능을 수행할 수 있다.

도 28은 도 2의 RF 모듈의 구성 중 리플렉터 그릴핀의 형상 및 배치 모습을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이고, 도 29는 리플렉터 그릴핀의 배치 관계를 나타낸 일부 확대 사시도이다.

리플렉터 그릴핀(224)은, 도 28 및 도 29에 참조된 바와 같이, 인접하는 RF 필터(200)의 리플렉터 그릴핀(224)이 조합되어, 그릴 형상의 방열공이 형성된 메쉬(mesh) 형상을 이룰 수 있다. 다수의 리플렉터 그릴핀(224)이 형성하는 다수의 방열공은, 상대적으로 후방에 해당되는 다수의 RF 필터(220)의 후방 측인 전방 하우징(140)으로부터 방열된 열이 외부 공간과 통기가 용이하도록 하는 역할을 하는 구성으로써, 전방 하우징(140)의 전면과 리플렉터 그릴핀(224) 사이의 내부에 생성된 열을 외부로 배출시키는 열 배출공 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치(100)의 방열에 외기를 적극적으로 이용할 수 있게 된다.

여기서, 도 28 및 도 29에 참조된 바와 같이, 리플렉터 그릴핀(224) 중 일부(224-1)는, 좌우 방향으로 인접하는 RF 필터(220)에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-2)과 상호 오버랩되도록 연장 형성될 수 있다. 또한, 도 28 및 도 29에 참조된 바와 같이, 리플렉터 그릴핀(224)의 일부(224-3)는, 상하 방향으로 인접하는 RF 필터(220)에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-4)과 상하 일직선이 되도록 연장 형성될 수 있다.

도 28에 참조된 바와 같이, 다수의 리플렉터 그릴핀(224-1~224-4) 각각이 충분한 접지(GND) 역할을 수행함과 동시에 소정의 통기 성능을 유지하도록 일측의 RF 필터(220) 측에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-1,224-3)과 이에 인접하는 타측의 RF 필터(220) 측에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-2,224-4)이 상호 접촉되지는 않으나 상술한 소정 크기의 방열공을 형성할 수 있다.

여기서, 리플렉터 그릴핀(224) 간 이격간격(d1,d2)은 그 내구성, 방열 특성을 시뮬레이션하여 적절히 설계될 수 있으며, 바람직하게는 방사소자 모듈(210)에 포함된 방사소자의 배치 간격을 고려하여 설정될 수 있다. 아울러, 리플렉터 그릴핀(224) 간 이격간격(d1,d2)은, 후술하는 바와 같이, 동작 주파수의 파장을 고려하여 설계될 수 있다.

예를 들면, 리플렉터 그릴핀(224) 사이의 간격(d1,d2)은 동작 주파수의 1/10λ 내지 1/20λ 의 범위 내의 크기를 가지도록 설정될 수 있다. 여기서, 간격 1/10λ는 방사소자 모듈(210)의 충분한 접지(GND) 역할을 수행하기 위한 상한 임계치로서의 의미가 있고, 간격 1/20λ는 다수의 리플렉터 그릴핀(224)이 상호 형성하는 방열공을 통한 최소한의 외기 유동을 확보하기 위한 하한 임계치로서의 의미가 있다.

그러므로, 리플렉터 그릴핀(224) 사이의 간격(d1,d2)은, 동작 주파수의 1/20λ 보다는 크고, 동작 주파수의 1/10λ 보다는 작은 범위를 가지도록 형성됨이 바람직하다.

보다 상세하게는, 도 29에 참조된 바와 같이, RF 필터(220)가 좌우 방향으로 인접되게 배치된 경우, 리플렉터 그릴핀(224-1,224-3)은 상호 오버랩되게 구비된 점에서, 리플렉터 그릴핀(224-1,224-3) 간 간격(d2)은 상기 동작 주파수의 1/20λ 보다 작은 크기를 가지도록 설정됨이 바람직하다.

또한, 도 29에 참조된 바와 같이, RF 필터(220)가 상하 방향으로 인접되게 배치된 경우, 리플렉터 그릴핀(224-2,224-4)은 상하 일직선을 이룸에 따라, 리플렉터 그릴핀(224-2,224-4) 간 간격(d1)은 상기 파장의 1/10λ 보다 작은 크기를 가지도록 설정됨이 바람직하다.

아울러, 리플렉터 그릴핀(224)은, 상술한 필터 아우터 패널(228)과 함께 다수의 RF 필터(220) 전면을 덮도록 배치되되, 다수의 방사소자 모듈(210)의 접지 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 필터 아우터 패널(228), RF 필터(220)의 필터 바디(221) 및 리플렉터 그릴핀(224)은 모두 금속 재질로 이루어짐이 바람직하다.

리플렉터 그릴핀(224)은, 접지(GND) 기능 측면에서, 상술한 필터 아우터 패널(228)과 함께 다수의 RF 필터(220)과 다수의 방열소자 모듈(210) 사이에서 공통 접지(common ground) 영역을 확장하는 기능을 수행하는 구성으로 정의될 수 있다.

나아가, 리플렉터 그릴핀(224)은, 방사소자 모듈(210)의 접지 역할만을 수행하는 것은 아니고, 전방 하우징(130)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 대하여 노출된 RF 필터(220)를 외부로부터 보호하는 역할도 수행할 수 있다.

도 30a 및 도 30b는 도 15의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도 및 부분 확대도이다.

도 30a를 참조하면, 레이돔 커버(240)에 방사소자 모듈(210)이 결합된 상태에서, 레이돔 커버(240)를 RF 필터(220) 측에 후방으로 밀착 조립하면, 이와 동시에 스루핀 단자(226)가 구비된 연결 공간(226a) 측으로 조립력이 발생하고, 연결 공간(226a)의 전방측에 배치된 탄성 그라운드 와셔(226b)의 탄성 지지를 받아 조립 공차를 해소하면서 정해진 위치에서 곧바로 피드 스루핀 결합이 완료된다.

또한, 도 30b를 참조하면, RF 필터(220)와 증폭부 모듈(230)을 상호 밀착 결합시킬 때, 스루핀 단자(229)가 RF 필터(220) 내부에 구비되어 증폭부 모듈(230)과의 전기적 연결을 매개하는 스루핀 연결 단자(229c)에 접속될 경우, RF 필터(220)의 후방 측에 배치된 탄성 그라운드 와셔(229b)의 탄성 지지를 받아 조립 공차를 해소하면서 정해진 위치에서 곧바로 피드 스루핀 결합이 완료될 수 있다.

따라서, RF 모듈(200)의 각 구성품의 조립이 각각 피드 스루핀 결합으로 간단한 방법으로 완료됨과 동시에, RF 모듈(200) 자체를 메인 보드(170)의 전면에 접속시킴에 있어서도, 상술한 바와 같이 소켓 핀 결합이라는 간편한 동작으로 이루어짐에 따라 전체적인 조립성이 크게 향상될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 기존 단일한 형태의 레이돔을 각각 RF 모듈(200) 별로 분리되는 단위 레이돔 커버(240)로 구비하여 각 방사소자 모듈(210)을 효과적으로 보호하고, 안테나 장치(100)의 내부 시스템 열을 후방 뿐만 아니라 전방을 포함하는 전방위로 용이하게 방출할 수 있으므로, 종래 대비 방열 성능이 크게 향상되는 효과를 가진다.

이상, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

100: 안테나 장치 110: 후방 하우징
111: 후방 방열핀 115: 설치 공간
120,120a~120d: 통기 패널 130: 손잡이부
140: 전방 하우징 141: 전방 방열핀
143: 소켓 관통부 144: 이물질 유입 방지링
146: 모듈 조립 스크류 147: 면착부
149: 링 설치홈 150: RFIC 기판부
153: RFIC 소자들 155: 중간 암소켓부
157: 이격 서포터 160: 열분리판
161: 중간 수소켓부 170: 메인 보드
171: 최종 암소켓부 173: 디지털 소자
180: PSU 보드부 183: PSU 소자
185: 버스바 185': 버스바 체결 스크류
190: 서지 기판부 195: 버스바
195': 버스바 체결 스크류 200: RF 모듈
210: 방사소자 모듈 211: 방사소자용 인쇄회로기판
212: 안테나 패치회로부 213: 급전 라인
214a: 입력측 스루홀 214b: 출력측 스루홀
217: 방사용 디렉터 217a: 다수의 결합홀
220: RF 필터 221: 필터 바디
222: 캐비티 223: 공진 바
224: 리플렉터 그릴핀 226: 스루핀 단자
227: 필터 튜닝 커버 228: 필터 아우터 패널
229: 스루핀 단자 230: 증폭부 모듈
231: 증폭부 바디 232: 증폭부 히트싱크핀
233: 기판 안착공간 234: 조립 패널
235: 증폭부 기판 235a: 수소켓부
236: 증폭부 커버 238: 접합 플랜지
239: 스크류 보스 240: 레이돔 커버
241: 후크 결합부 247a: 다수의 결합 돌기
250: 모듈 조립 스크류 260: 베이퍼 챔버
261: 소자 관통부 263: 소자 형합홈
265: 스크류 체결홈 300: 안테나 RF 모듈 조립체
400: 외측 장착 부재

Claims (12)

1. 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터;
   상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈;
   상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 내장된 증폭부 모듈; 및
   상기 RF 필터 및 상기 방사소자 모듈 사이에 배치되어 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러, 상기 RF 필터의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 상기 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀; 을 포함하고,
   상기 증폭부 모듈은,
   폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디;
   상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판;
   상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버; 및
   상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버; 를 포함하며,
   상기 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀은, 상기 RF 필터에 일체로 형성되는, 안테나용 RF 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이퍼 챔버에는, 상기 증폭부 기판에 실장된 상기 아날로그 증폭소자들 일부가 관통하는 소자 관통부가 형성된, 안테나용 RF 모듈.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 어느 하나에는, 상기 증폭부 바디의 평평한 내측면 또는 상기 증폭부 커버의 평평한 내측면에 표면 열접촉되도록 평평하게 형성되고,
   상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 다른 하나에는, 상기 증폭부 기판의 마주하는 면에 실장되어 돌출된 상기 아날로그 증폭소자들이 형합되어 표면 열접촉되는 면적이 증가하도록 소자 형합홈이 형성된, 안테나용 RF 모듈.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 증폭부 기판의 양면 중 상기 베이퍼 챔버와 마주하는 면에는 아날로그 증폭소자로서 2T2R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고,
   상기 베이퍼 챔버의 소자 관통부에는 상대적으로 발열량이 높은 상기 PA 소자가 관통 배치되며,
   상기 베이퍼 챔버의 소자 형합홈에는 상대적으로 발열량이 낮은 상기 LNA 소자가 형합되는, 안테나용 RF 모듈.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 증폭부 기판의 양면 중 일면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고,
   상기 증폭부 기판의 양면 중 타면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되며,
   상기 베이퍼 챔버는, 상기 증폭부 바디의 내측면과 상기 증폭부 기판의 일면 사이 및 상기 증폭부 커버의 내측면과 상기 증폭부 기판의 타면 사이에 각각 배치되는, 안테나용 RF 모듈.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 RF 필터의 전면에 결합되고, 상기 방사소자 모듈을 외부로부터 보호하는 레이돔 커버; 를 더 포함하는, 상기 RF 필터에 일체로 성형되는, 안테나용 RF 모듈.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 RF 필터는, 다수의 캐비티가 전방으로 개구되게 형성된 필터 바디 및 상기 캐비티 내부에 각각 배치된 공진 바; 를 포함하고,
   상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전단 테두리를 따라 상측, 하측 및 좌측 및 우측 방향으로 연장되되, 각각 소정의 이격 거리를 가지도록 배치 형성된, 안테나용 RF 모듈.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전면을 차폐하도록 배치된 필터 아우터 패널과 함께 리플렉터 기능을 수행하는, 안테나용 RF 모듈.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 방사소자 모듈에 포함된 방사소자의 길이를 고려하여 설정된, 안테나용 RF 모듈.
10. 청구항 6에 있어서,
    상기 RF 필터 및 상기 리플렉터 그릴핀은, 금속재의 몰딩재를 이용하여 다이캐스팅 금형 공법에 의해 일체로 제조되는, 안테나용 RF 모듈.
11. 청구항 6에 있어서,
    상기 리플렉터 그릴핀 중 일부는, 인접하는 RF 필터에 형성된 리플렉터 그릴핀과 상호 오버랩되도록 연장 형성된, 안테나용 RF 모듈.
12. 적어도 하나의 디지털 소자가 전면 또는 후면에 실장된 메인 보드;
    상기 메인 보드가 설치되는 설치 공간 전방이 개구되게 형성된 함체 형성의 후방 하우징;
    상기 후방 하우징의 개구된 전방을 차폐하되, 상기 후방 하우징의 설치 공간과 외부 공간을 구획하도록 배치된 전방 하우징; 및
    상기 전방 하우징의 전방에 배치되되, 상기 메인 보드와 전기적인 신호 라인을 통해 연결된 복수의 안테나용 RF 모듈; 을 포함하고,
    상기 복수의 안테나용 RF 모듈 각각은,
    상기 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터;
    상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈;
    상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 모듈; 및
    상기 RF 필터 및 상기 방사소자 모듈 사이에 배치되어 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러, 상기 RF 필터의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 상기 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀; 을 포함하며,
    상기 증폭부 모듈은,
    폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디;
    상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판;
    상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버; 및
    상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버; 를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀은, 상기 RF 필터에 일체로 형성되는, 안테나 장치.

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