KR102568582B1 - 위상 어레이에서의 낮은 열 임피던스 구조 - Google Patents

Abstract

안테나 시스템은, 금속 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 전방 측으로부터 밖으로 연장되어 배열되는 안테나 엘리먼트; 상기 베이스 플레이트에 인접하고, 열 접촉하는 접지면을 포함하는 회로 보드; 전력 증폭기 및 I/O 커넥터를 포함하는 회로 보드 상의 복수의 전기 컴포넌트들; 베이스 및 지지 플레이트들 사이에 위치한 회로 보드를 갖는, 베이스 플레이트로부터 분리되고, 평행하게, 마주보는, 금속 지지 플레이트; 베이스 플레이트와 지지 플레이트를 열적으로 연결하는 복수의 열 전도성 스탠드오프들; 및 회로 보드 상의 I/O 커넥터와 결합하고 회로 보드를 마스터 보드에 전기적으로 연결시키는 I/O 커넥터를 포함하는 마스터 보드를 포함하고, 마스터 보드는 회로 보드와 지지 플레이트 사이에 위치되고 신호를 회로 보드로 라우팅하기 위한 신호 경로들을 포함한다.

Description

위상 어레이에서의 낮은 열 임피던스 구조

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 전체 내용들이 본 출원에 참고로 포함되고, "A Low Thermal Impedance Structure in a Phased Array"라는 명칭으로, 2015년 12월 29일자로 출원된, 미국 임시출원 번호 제62/272,201호의 35 U.S.C. 119(e) 하에서 이익을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 셀룰러 또는 무선 로컬 영역 네트워크에서 사용되는 것과 같은 위상 어레이들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이러한 위상 어레이들의 열 관리에 관한 것이다.

위상 어레이들(Phased arrays)은 선택적 통신 채널들의 형성을 허용하기 위해 자유 공간에서 빔형 방사 패턴들(beamed radiation patterns)을 생성한다. 위상 어레이는 평평한 표면 상에 그리드 패턴으로 복수의 안테나들을 배치함으로써 형성되고, 이들 안테나들은 전형적으로 서로 무선 주파수(RF) 신호의 파장의 1/2로 이격되어 있다. 위상 어레이는 각각의 안테나에 인가되고 있는 RF 신호들의 위상 및 진폭을 조정함으로써 바람직한 방향으로 방사 패턴들을 생성할 수 있다. 방출된 무선 RF 신호들은 이러한 조정들에 의해 특정 방향들로 강화되고 다른 방향으로 억제될 수 있다. 유사하게, 위상 어레이들은 다른 방향들로부터 도달하는 무선 RF 신호들을 억제하면서 자유 공간의 바람직한 방향들로부터 무선 RF 신호들의 수신을 향상시키는데 사용될 수 있다. 입사 RF 신호들은, 위상 어레이에 의해 캡처된 후, 자유 공간의 원하는 영역으로부터 수신된 RF 신호를 강화하고 자유 공간의 원하지 않는 영역으로부터 수신된 RF 신호를 억제하도록 조정되고 결합된 위상 및 진폭을 갖는다. 무선 빔은 통신 채널을 송신하고 수신하기 위해 전자적으로 조종되어, 안테나의 위치 또는 방향을 기계적으로 조정할 필요가 없다.

위상 어레이는 함께(in unison) 수행하기 위해 어레이를 형성하는 복수의 안테나의 오케스트레이션(orchestration)을 필요로 한다. 공동 피드 네트워크(corporate feed network)는 위상 어레이를 형성하는 복수의 안테나들 각각에 RF 신호의 동일한 카피들(copies)을 전달함으로써 위상 어레이에 타이밍을 제공한다. 평면 영역에 걸쳐 복수의 안테나들의 균일한 배치는 X 및 Y 방향 모두에서 RF 신호의 캐리어 주파수의 몇몇의 파장들에 걸쳐 연장되는 평평한 표면 영역을 갖는 위상 어레이로 정의된다. 예를 들어, 정사각형 평면 영역에 배열된 100 개의 안테나들을 갖는 위상 어레이는 각 방향에서 RF 캐리어 주파수의 5 파장과 동일한 에지 치수(edge dimension)를 가질 것이다.

개별 패키지들 또는 집적 회로 컴포넌트들로 패키징된, 전력 증폭기들(PA)은 신호가 안테나에 결합되기 전에 송신 신호를 증폭한다. 전력 증폭기(PA)는 반도체 칩 내에 제조된다. 그 다음, 칩은 패키징되어 시스템 내의 인쇄 배선 보드(printed wire board, PWB) 상에 장착된다. PA를 위한 회로 보드는 라미네이트(laminate)의 전기적 비-도전 층들 사이에 라미네이트된 하나 이상의 금속 시트들을 포함하는 PWB이다. 일부 금속 시트는 패터닝되어 집적 회로 컴포넌트들의 단자들 및 다른 개별 컴포넌트들을 함께 전기적으로 접속하는 배선 상호연결 네트워크를 형성하여 대응 회로 도면에 도시된다. 다른 금속 시트들은 회로 보드의 평면을 따라 열을 측면으로 확산시키기 위한 열 확산기들로서 사용될 수 있다. 집적 회로 컴포넌트들은 PWB의 표면 중 하나에 패키징되고 납땜되거나 베어 다이(bare die)로서 PWB에 장착되어 표면 처리되고 PWB의 그 표면에 배선 본딩되거나 솔더 범핑될 수 있다.

위상 어레이의 전력 증폭기들은 큰 피크-대-평균 전력비(peak-to-average power ratio, PAPR)를 갖는 신호를 처리하도록 설계된다. 그러한 PA는 피크 전력 비율에서 선형적으로 수행되도록 설계될 것이다; 그러나, 그렇게 하는 것은 PA로 하여금 신호가 평균 전력 비율을 가질 때 낮은 전력 효율이 되도록 한다. 피크 전력비의 발생은 통상적으로 드문 경우이지만; 따라서, PA가 항상 선형적으로 동작하도록 보장하기 위해, PA는 신호가 평균 전력 비율을 가질 때 큰 방출 열 손실을 발생시킨다. 단일 PA는 25W 또는 그 이상의 열을 생성할 수 있다. 100 개의 안테나를 갖는 위상 어레이는 2500W만큼 생성할 수 있다. 비교를 위해, 단일 안테나를 구동하는 현재 기지국의 PA는 단지 100 와트의 전력만을 낭비한다(dissipates).

안테나 및 위상 어레이의 전기 컴포넌트는 밀폐된 환경에 배치되어 비, 눈 등의 기상 조건들로부터 안테나들을 보호한다. 그러나, 안테나 및 전기 컴포넌트를 보호하기 위해 사용되는 밀폐된 환경은 또한 안테나가 장착된 PWB로부터 발생된 열의 제거를 막는다. 이것은 위상 어레이 시스템의 과열로 인해 문제들을 야기할 수 있다.

일반적으로, 일 양상에서, 본 발명은: 안테나 모듈을 포함하는 안테나 시스템을 특징으로 하고, 상기 안테나 모듈은: 정면 및 후면을 갖는 열 전도성 베이스 플레이트; 복수의 열 전도성 스탠드오프들(standoffs); 상기 베이스 플레이트의 정면으로부터 연장되어 배치되는 안테나 소자; 정면 및 후면을 가지고 회로 보드의 후면에 접지면(ground plane)을 포함하는 회로 보드 - 상기 회로 보드의 접지면은 상기 베이스 플레이트의 후면과 인접하여 열 접촉함 - ; 상기 회로 보드 상에 장착된 복수의 전기 컴포넌트들 - 상기 복수의 전기 컴포넌트들은 I/O 커넥터를 포함함 - ; 및 상기 베이스플레이트와 열 접촉하는 전력 증폭기를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 송신 신호로 안테나 엘리먼트를 구동한다. 상기 안테나 시스템은: 정면 및 후면을 가지는 열 전도성 지지 플레이트 - 상기 지지 플레이트의 정면은 상기 베이스 플레이트의 정면과 분리되고, 평행하고, 대면하고, 상기 회로 보드는 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 플레이트 사이에 위치함 - ; 및 회로 보드 상에 상기 I/O 커넥터와 결합하여 상기 회로 보드를 상기 마스터 보드에 전기적으로 연결하는 I/O 커넥터를 포함하는 마스터 보드 - 상기 마스터 보드는 상기 회로 보드와 상기 지지 플레이트의 정면 사이에 위치되고, 상기 마스터 보드는 신호들을 상기 회로 보드로 라우팅하기 위한 신호 경로들을 포함하고, 상기 복수의 열 전도성 스탠드오프들은 상기 베이스 플레이트를 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결함 - 를 더 포함한다.

다른 실시 예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함한다. 상기 전력 증폭기는 상기 베이스 플레이트 상에 직접 장착되거나 대안적으로 상기 회로 보드 상에 직접 장착된다. 상기 베이스 플레이트 및 상기 지지 플레이트는 금속으로 구성된다. 상기 안테나 시스템은 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결된 히트 싱크 어셈블리(heat sink assembly)를 포함하고, 상기 히트 싱크 어셈블리는 상기 회로 보드에 의해 생성된 열을 대류적으로 방출시키기 위한 복수의 금속 핀들을 포함한다. 상기 마스터 보드는 상기 복수의 스탠드오프들이 통과하여 상기 베이스 플레이트를 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결시키는 복수의 구멍들을 갖는다. 상기 안테나 시스템은 상기 회로 보드의 후면(back surface)과 상기 베이스 플레이트의 후면(back surface) 사이에 샌드위치된 열 전도 물질을 더 포함한다. 상기 열 전도 물질은 열 전도성 개스킷이다. 상기 마스터 보드 상의 상기 신호 경로들은 IF 및 국부 발진기 신호들을 상기 회로 보드로 라우팅하기 위한 것이다. 상기 안테나 시스템은 상기 안테나 모듈과 상기 마스터 보드를 덮고 보호하는 RF 투명 레이돔을 포함한다. 상기 마스터 보드는 수동 전기 컴포넌트들만을 포함한다. 상기 마스터 보드는 상기 지지 플레이트 상에 장착된다. 상기 회로 보드 및 상기 마스터 보드는 인쇄된 배선 보드이다.

일반적으로, 다른 양상에서, 본 발명은: 복수의 안테나 모듈들; 열 전도성 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트 상의 마스터 보드 - 상기 마스터 보드는 상기 복수의 안테나 모듈들에 신호들을 라우팅하기 위한 신호 경로들을 포함하고 복수의 I/O 커넥터들을 포함함 - 를 포함하는 안테나 시스템을 특징으로 하고, 상기 복수의 안테나 모듈들은 상기 마스터 보드에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 안테나 모듈들의 각각의 안테나 모듈은: 정면 및 후면을 갖는 열 전도성 베이스 플레이트; 복수의 열 전도성 스탠드오프들(standoffs); 상기 베이스 플레이트의 정면으로부터 연장되어 배치되는 안테나 소자; 정면 및 후면을 가지고 회로 보드의 후면에 접지면(ground plane)을 포함하는 회로 보드 - 상기 회로 보드의 접지면은 상기 베이스 플레이트의 후면과 인접하여 열 접촉함 - ; 상기 회로 보드 상에 장착된 복수의 전기 컴포넌트들 - 상기 복수의 전기 컴포넌트들은 상기 마스터 보드 상의 복수의 I/O 커넥터들의 대응하는 I/O 커넥터와 결합하여 상기 회로 보드를 상기 마스터 보드에 전기적으로 연결하는 I/O 커넥터를 포함함 - ; 및 상기 베이스 플레이트와 열 접촉하는 전력 증폭기를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 송신 신호로 안테나 엘리먼트를 구동한다. 상기 복수의 열 전도성 스탠드오프들은 상기 안테나 모듈의 베이스 플레이트를 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결한다.

도 1은 크로스 폴 안테나(cross pole antenna)의 2 개의 인스턴스들의 사시도이다.
도 2는 도그렉(dogleg)을 가진 모듈 접지면(Module Ground Plane)에 걸쳐 배향된 크로스 폴 안테나를 도시한다.
도 3은 모듈 접지면 아래에 위치된 열 전도 개스킷(heat conducting gasket)을 도시한다.
도 4는 열 전도 개스킷 아래에 위치된 모듈 회로 보드를 도시한다.
도 5는 함께 접속된 모듈 회로 보드와 열 전도 개스킷을 나타낸다.
도 6은 모듈 접지면에 연결된 크로스 폴 안테나를 도시한다.
도 7은 크로스 폴 안테나; 모듈 접지면; 열 전도 개스킷; 및 모듈 회로 보드가 함께 연결되어 모듈을 형성하는 4 개의 컴포넌트들을 도시한다.
도 8은 도 7의 A-A'를 포함하는 수직면을 따른 단면도를 도시한다.
도 9는 모듈의 2 개의 인스턴스들을 도시한다.
도 10은 함께 결합된 2 개의 모듈 인스턴스들을 도시한다.
도 11은 모듈 및 마스터 보드의 사시도를 제시한다.
도 12는 모듈들, 마스터 보드 및 모듈 금속 지지부(module metal support)의 사시도를 도시한다.
도 13은 모듈 금속 지지부에 연결된 마스터 보드를 도시한다.
도 14는 모듈 금속 지지부에 연결된 모듈들을 도시한다
도 15는 도 14의 B-B'를 포함하는 수직면을 따른 단면도를 도시한다.
도 16은 위상 어레이의 상면도를 도시한다.
도 17은 도 16의 영역(16-1)의 확대도를 도시한다.
도 18은 도 16의 영역(16-2)의 확대도를 도시한다.
도 19는 위상 어레이의 일부를 밀폐하는 레이돔과 노출된 핀들로부터의 대류 열 흐름을 갖는 위상 어레이의 상면도를 도시한다.
도 20은 RF 차폐된 컴포넌트를 포함하는 볼륨(A)을 갖는 도 19의 영역(19-1)의 확대도를 도시한다.
도 21은 더 큰 부피 A-B 및 노출된 핀들로부터의 대류 열 흐름을 갖는 위상 어레이의 상면도를 도시한다.
도 22는 RF 차폐된 컴포넌트를 포함하는 볼륨(A-B)을 갖는 도 21의 영역(21-1)의 확대도를 도시한다.
도 23은 열 레일들(thermal rails)을 나타내는 도 21의 C-C'를 포함하는 수직면을 따른 단면도를 도시한다.
도 24는 크로스 폴 안테나들; 모듈 접지면; 열 전도 개스킷; 및 모듈 회로 보드가 함께 연결되어 모듈을 형성하는, 4 개의 컴포넌트들을 포함하는 모듈 스탠드오프가 없는 모듈을 도시한다.
도 25는 도 24의 단면도를 도시한다.
도 26은 모듈 스탠드오프가 없는 모듈의 2 개의 인스턴스들을 도시한다.
도 27은 함께 결합된 모듈 스탠드오프가 없는 모듈들의 2 개의 인스턴스들을 도시한다.
도 28은 모듈 스탠드오프 및 마스터 보드가 없는 모듈의 사시도를 나타낸다.
도 29는 모듈 스탠드오프들, 마스터 보드 및 열 전달 바들(heat transfer bars )이 없는 모듈의 사시도를 도시한다.
도 30은 모듈 스탠드오프들, 마스터 보드, 열 전달 바 및 열 핀들(heat fins)을 갖는 베이스 플레이트가 없는 모듈의 사시도를 도시한다.
도 31은 모듈 스탠드오프들, 마스터 보드, 열 전달 바 및 열 핀이 함께 연결된 베이스 플레이트가 없는 모듈을 도시한다.
도 32는 위상 어레이의 상면도를 도시한다.
도 33은 도 32의 영역(32-1)의 확대도를 도시한다.
도 34a는 수직 핀들(vertical fins)을 예시하는 위상 어레이의 배면도를 도시한다.
도 34b는 주변 환경(ambient environment)으로 개선된 열 전달을 제공하기 위해 일정 각도로 설치되는 핀을 예시하는 위상 어레이의 배면도를 도시한다.
도 35는 분할된 마스터 보드가 분배 보드에 연결된 위상 어레이의 중간에서의 저면도를 도시한다.
도 36은 파티셔닝된 마스터 보드들이 분배 보드(distribution board)에 연결되는 다른 실시예의 위상 어레이의 중간에서의 저면도를 도시한다.

도 1은 2 개의 크로스 폴 안테나들(1-1)의 사시도를 예시한다. 각각의 크로스 폴 안테나는 서로 직교하는 2 개의 다이폴 안테나들을 포함한다. 예를 들어, 세그먼트(1-2) 상의 다이폴 안테나는 세그먼트(1-7) 상의 다이폴 안테나에 직교한다. 다이폴 안테나(1-4)의 절반은 세그먼트(1-2)에 예시되어 있다. 다이폴이 1-7의 후면에 있기 때문에 세그먼트(1-7) 상의 다이폴 안테나는 이러한 시각에서 보이지 않는다. 우측 크로스 폴 안테나는 서로 직교하는 세그먼트들(1-8 및 1-9)을 포함한다. 다이폴은 "C"형 패턴들(1-6 및 1-10)로서 세그먼트들(1-8)에서 보인다. 세그먼트들(1-8 및 1-9)의 하부 교차 지점에 위치된 안테나 리드(1-5)는 크로스 폴 안테나를 구동한다. 유사한 안테나 리드는 좌측 크로스 폴 안테나에 대해 유사한 위치에 배치된다. 장착 브래킷들(1-3)은 접지면의 표면에 크로스 폴 안테나를 장착하는데 사용된다. 정면도는 안테나 세그먼트(1-8)에 대한 회로 보드의 표면 상에 패턴화된 금속층들로 제조된, 다이폴 안테나(1-6 및 1-10)를 도시한다. 현재 공지되거나 향후 개발될, RF 신호들을 송신 또는 수신하도록 기능하는, 임의의 적절한 안테나, 다이폴, 패치, 마이크로 스트립, 또는 기타가 이러한 안테나에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 2는 크로스 폴 안테나들에 관한 모듈 금속 플레이트(2-1)의 사시도이다. 모듈 금속 플레이트는 적어도 하나의 모듈 스탠드오프(2-2) 및 대응하는 모듈 풋(module foot)(2-5)을 갖는다. 모듈 스탠드오프 및 모듈 풋은 도그렉(dogleg)을 형성한다. 모듈 풋은 장착 목적으로 사용되는 한 세트의 구멍(2-3)을 갖는다. 모듈 금속 플레이트는 프런트 엔드 회로를 안테나 리드에 연결하는 전기 리드를 위한 구멍(2-4)을 포함한다. 구멍(2-4)은 세그먼트(1-8) 상의 안테나에 대응하는 크로스 폴 안테나의 다이폴 안테나들 중 하나의 입력 노드와 정렬된다. 세그먼트(1-9) 상의 안테나에 대응하는 크로스 폴 안테나의 직교 다이폴 안테나를 위한 구멍은 도면을 간단하게 하기 위해 예시하지 않았다. 유사하게, "안테나 리드를 위한 구멍"은 세그먼트(1-7) 상의 안테나에 대응하는 크로스 폴 안테나의 다이폴 안테나들 중 하나의 입력 노드와 정렬된다. 세그먼트(1-2) 상의 안테나에 대응하는 이 크로스 폴 안테나의 직교 다이폴 안테나를 위한 구멍은 도면을 단순화하기 위해 예시하지 않았다. 구멍은 전형적으로 안테나들 각각과 연관된다. 복수의 안테나들은 모듈 금속 플레이트에 대응하는 복수의 구멍을 필요로 한다.

모듈 금속 플레이트는 약 3.1 mm의 두께를 갖는 알루미늄이지만, 다른 금속들도 대안으로 적합하다. 열 전도성이 큰 금속들의 예들로는 구리, 은, 아연, 니켈, 철 등이 있으나 이에 한정되지 않는다. 게다가, 금속 합금은 또한 시스템의 구성에 사용될 수 있다. 도그렉은 모듈 금속 플레이트의 금속 팁들(metal tips)을 순차적으로 벤딩함으로써 형성될 수 있다. 제 1 벤딩은 스탠드오프 부분을 생성하고, 스탠드오프 부분의 팁에서 제 2 벤딩은 풋(foot)을 형성한다. 스탠드오프 및 풋의 도그렉 구조는 또한 나사들, 너트들 및 볼트들과 같은 패스너 수단들(fastener means), 전도성 시멘트 등의 조합에 의해 모듈 금속 플레이트에 부착되는, 도그렉을 형성하는 별도의 금속 컴포넌트로서 또한 구현될 수 있다.

도 3은 모듈 금속 플레이트에 대한 열 전도성 개스킷(3-1)의 사시도를 나타낸다. 개스킷의 표면은 모듈 금속 플레이트의 구멍들(2-4) 및 크로스 폴 안테나들의 안테나 리드(1-5)와 정렬되는 2 개의 구멍들(3-2)을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 개스킷은 페이스트(paste), 접착제 또는 금속 접착제 등으로 대체되거나, 또는 두 부분들을 함께 유지하기 위해 패스너들(나사들, 볼드들, 등)에 의해 연결될 수 있다. 개스킷은 전도성이거나 절연성인 전기적 특성들을 가질 수 있다. 개스킷 또한 옵션이다.

도 4는 개스킷, 모듈 금속 플레이트 및 크로스 폴 안테나에 관한 모듈 회로 보드(4-1)의 사시도를 도시한다. 모듈 회로 보드(4-1)는 집적 회로들, 다른 개별 부품들, 및 그 위에 장착된 I/O 커넥터(4-2)를 갖는 다층 PWB 보드이다. 크로스 폴 안테나를 구동하기 위해 사용되는 적어도 하나의 전력 증폭기(PA)는 모듈 회로 보드 상에 장착된다. PA의 출력 리드는 위치(4-3)의 모듈 회로 보드에서 액세스될 수 있다. PA(4-3)의 액세스 포인트는 구멍(3-2), 구멍(2-4) 및 안테나 리드(1-5)와 정렬된다. 다층 PWB 보드는, PWB 상에 그리고 가능하게는 PWB 내에 적어도 하나의 금속 시트를 가지고, 적어도 두 가지 목적들을: 첫째, PWB의 영역 위로 연장되는 접지면 및 둘째, PWB 상에 장착된 전기 컴포넌트들에 의해 생성된 열을 측면으로 전달하는 열 확산기로서, 제공한다.

도 5는 회로 보드(4-1)의 상부 표면 상의 개스킷(3-1)의 저면을 예시한다. 도 6은 모듈 금속 플레이트(2-1)에 부착된 4 개의 다이폴 안테나들을 나타내는 모듈 금속 플레이트(2-1)에 크로스 폴 안테나(1-1)의 부착물(attachment)을 예시한다. 그러나, 다른 구현 예들은 이러한 특정 구성 또는 안테나들의 수에 제한되지 않는다. 다양한 실시 예들은 모듈 금속 플레이트에 부착된 적어도 하나의 안테나들을 포함한다. 임의의 2 개의 안테나들은 서로에 대해 직교적, 평행적, 또는 임의의 방향으로 배열될 수 있다. 장착 브래킷들(1-3)은 부착물들을 갖는 모듈 금속 플레이트에 안테나들을 연결한다. 모듈 금속 플레이트(2-1)의 구멍(2-4) 및 개스킷의 구멍(3-2)이 정렬되는 안테나 리드(1-5)의 정렬을 주목한다. 다른 실시 예들은 개스킷을 모두 제거할 수 있다. 대신에, PWB의 접지면 금속은 두 개의 부분을 함께 유지하기 위해 패스너들(나사, 볼트 등)을 사용하거나, 또는 페이스트, 접착제 또는 금속성 접착제 등을 사용하여 모듈 금속 플레이트 접촉부에 직접 접촉될 수 있다.

도 7은 개스킷의 상부 표면을 모듈 금속 플레이트의 하부 표면에 부착한 후의 완전한 모듈(7-1)을 도시한다. 개스킷은 모듈 회로 보드를 모듈 금속 플레이트로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 그러나, 개스킷은 높은 열 계수를 가지고 회로(특히 PA)상의 회로 컴포넌트에 의해 발생된 열을 모듈 금속 플레이트에 효과적으로 전달한다. 어셈블리 후 모듈은 2 개의 크로스 폴 안테나, 적어도 하나의 모듈 스탠드오프 및 모듈 풋, 및 적어도 하나의 I/O 커넥터를 포함한다. 모듈(7-1)은 위상 어레이를 구성하는 빌딩 블록(building block)으로서 사용된다. 도 7은 위상 어레이를 위한 모듈의 일례를 예시한다. 어셈블리 상의 다른 형태의 모듈 디자인 및 정보, 모듈의 전기적 및 구조적 특성들 및 모듈 위상 어레이의 다른 컴포넌트들에 대해서, 그 전체 내용이 본 출원에 참고로 인용되고 있고, 2015년 7월 22일자로 출원된, “Phased Array”라는 명칭인, 미국 임시출원 제62/195,456호를 참조하기 바란다. A-A'를 포함하는 수직면을 따른 도면(7-2)이 도 8에 도시되어 있다.

도 8은 A-A'를 포함하는 수직면에서의 모듈의 단면 측면도(7-2)를 도시한다. 세그먼트들(1-8 및 1-9)을 포함하는 우측 크로스 폴 안테나는 구멍(8-1) 위의 세그먼트들의 교차점에 정렬된다. 완성된 구멍(8-1)은 모듈 금속 플레이트(2-1)의 구멍(2-4), 개스킷(3-1)의 구멍(3-2), 및 PA의 출력 리드(4-3)에 대응하는 모듈 회로 보드(4-1)의 구멍의 정렬로 구성된다. 구멍(8-1)은 모듈 금속 플레이트의 일측에 위치된 안테나의 리드와 모듈 금속 플레이트의 다른 면에 위치한 PWB 상에 장착된 PA의 출력 리드 사이에 개구부(opening)를 생성한다. 절연 유전체 커버로 둘러싸이거나 그냥 벗겨진(simply bare), 금속 상호연결부(8-2)는 PA의 출력 리드를 안테나의 입력 리드에 연결시키는데 사용된다. 배선 및 구멍은 약 50 옴의 임피던스로 특징지어진 동축 전기 상호연결을 생성하기 위해 적절한 치수를 갖는다. 일 실시 예에서, 금속 상호접속부는 PWB의 상부 표면상의 리드에 납땜되고, 금속 상호연결부의 다른 단부는 안테나의 리드에 납땜된다. 한쪽 또는 양쪽 단부에서 금속 상호접속부를 연결하는 다른 방법은 대안적인 실시 예로서 적합하게 되어 이용 가능하다. 예들은 크림프-온(crimp-on) 커넥터들, 플러그 및 소켓 커넥터들, 블레이드 커넥터들 등이다.

위상 어레이 내의 PWB와 연관된 전기적 컴포넌트들의 일부 또는 전부는 RF 차폐(RF shield)를 사용하여 차폐된다. 위상 어레이(안테나, PA 출력 리드들)의 전기 시스템은 근처의 전기 컴포넌트들에 의해 집어들 수 있는 많은 양의 전자기 방사(electromagnetic radiation)를 생성한다. RF 차폐는 이들 전자 컴포넌트들 부근에 위치되어 이들 컴포넌트들을 벗어난(stray) 전자기 방사로부터 격리시키는 금속 커버이다. RF 차폐는 전기 컴포넌트들을 위한 밀폐된 환경을 형성하려고 시도한다. RF 차폐는 전자기 방사선이 이들 밀폐된 전기 컴포넌트들의 정상적인 작동을 방해하는 것을 차단한다.

세그먼트(1-7 및 1-2)를 포함하는 좌측 크로스 폴 안테나는 유사한 방식으로 모듈 회로 보드(4-1)에 전기적으로 결합된다. 모듈 회로 보드(4-1)는 개스킷(3-1)과 접촉되는 노출된 구리 층을 가진다. 회로 보드의 반대편에서, 표면은 적어도 하나의 PA(8-3), 집적 회로(8-4), 이산 컴포넌트들, 및 적어도 하나의 I/O 커넥터(도시되지 않음)로 채워진다. 개스킷은 유연한 재질(flexible material)이고, 관통 구멍 등에 기인한 제조 단계들에 의해 야기되는 제조된 PWB 접지면 측의 임의의 불균일 높이 변화들을 보상하는 것을 돕는다. 다른 실시 예들은 개스킷을 모두 제거할 수 있다. 대신에, PWB의 접지면 금속은 두 부분을 함께 유지하기 위해 패스너(나사들, 볼트들 등)를 사용하거나, 또는 페이스트, 접착제 또는 금속 접착제 등을 사용하여 모듈 금속 플레이트와 직접 접촉한다. .

다른 실시 예에서, PA는 모듈 금속 플레이트(2-1)에 직접 부착된다(도시되지 않음). 일 실시 예에서, PWB는 PA의 집적 회로가 삽입되어 모듈 금속 플레이트에 직접 부착될 수 있는 개구부(opening)를 갖는다. PA에 의해 발생된 열은 집적 회로를 통해 모듈 금속 플레이트로 열을 전도할 것이다. PA의 집적 회로는 열 전도 접착제 또는 페이스트를 사용하여 모듈 금속 플레이트에 접착된다. 배선 본드 또는 탭 부착물은 PWB와 PA의 입력/출력 패드 사이의 전기 신호를 결합시킨다. PA의 출력 단자는 구멍(8-1)을 통해 안테나에 접속된다.

도 9는 2 개의 모듈(7-1)을 나란히 도시한 사시도를 나타낸다. 도 10은 컴포넌트 모듈(10-1)을 형성하기 위해 2 개의 모듈(7-1)의 배치를 함께 예시한다. 도 11은 마스터 보드(11-1)에 대한 컴포넌트 모듈(10-1)의 사시도를 예시한다. 마스터 보드는 중간 주파수(IF) 및 국부 발진기(LO) 신호들을 복수의 컴포넌트 모듈들로 라우팅한다(그리고 이 특정 실시 예에서는 수동 전기 컴포넌트(passive electrical components) 및 비 능동 전기 컴포넌트(no active electrical components)만을 포함한다). 보다 구볼륨으로, 마스터 보드는 이 커넥터들을 통해 마스터 보드상의 적어도 하나의 소스 위치로부터 모든 모듈에 적어도 하나의 LO 신호들 및 IF 신호들을 분배하고, 모듈들로부터 수신된 적어도 하나의 입력 IF 신호들을 커넥터들을 통해 마스터 보드의 적어도 하나의 싱크 위치에 분하고, 분배 네트워크(distribution network)에 공동 피드 네트워크(corporate feed network) 또는 양방향 시그널링(bidirectional signaling, BDS) 네트워크를 사용한다. BDS 네트워크는 직렬 링크 분배이기 때문에 공동 피드 네트워크와 비교할 때 소스와 목적지 사이의 전체 전송 라인 길이 및 신호 손실을 감소시킨다. BDS 네트워크의 설명에 대해서는, 2014 년 2 월 6 일자로 공개된, "Method and System for Multi-point Signal Generation with Phase Synchronized Local carriers"이라는 명칭의 미국 특허출원 번호 제 2014/0037034 호를 보고, 이들 문헌은 그 전체가 본원에 참고로 인용되어 있다.

마스터 보드는 노출된 금속이 그 후면을 덮는 PWB이다. 컴포넌트 모듈의 I/O 커넥터(4-2)는 마스터 보드(11-1) 상에 위치된 결합 인터페이스(mating interfaces)(11-2)와 정렬된다. 결합 인터페이스(11-2)는 수형 커넥터(male connector)이고, I/O 커넥터(4-2)는 암형 커넥터(female connector)이지만, 이들 수/암형 커넥터의 위치는 교환될 수 있다. I/O 커넥터가 마스터 보드의 결합 인터페이스와 결합하면, 모듈 회로 보드는 마스터 보드 상에 분포된 IF/LO 네트워크를 이용할 수 있다. 또한, 마스터 보드(11-1)는 컴포넌트 모듈(10-1)을 형성하는 모듈들의 모듈 스탠드오프 및 모듈 풋과 정렬되는 컷아웃 개구부들(cutout openings)(11-3)을 가지며, 이들 중 일부는 현재 시야에서 숨겨져 있다. 이들 컷아웃 개구부들은 모듈 스탠드오프 및 모듈 풋이 방해받지 않고 마스터 보드를 통과할 수 있게 한다. 컷아웃 개구부는 마스터 보드가 적어도 2 개 이상의 회로 보드로서 제조되는 대신에 단일 회로 보드로서 제조되도록 한다. 단일 회로 보드로서 제조된 마스터 보드는 위상 어레이의 모든 모듈로 또는 이로부터 전파되는 모든 IF 및 LO 신호가 겪게 되는 전기적 특성들을 균일하게 유지시킨다. 마스터 보드를 2개 이상의 회로 보드로 세분화하는 것은 전파하는 IF 및 LO 신호에 제공되는 전기적 트레이스들(electrical traces)의 전기적 특성의 가능한 불일치를 증가시킨다. 회로 보드 들간의 전기적 특성의 불일치는 바람직하지 않은 "동기화 비행 시간(Synchronization Flight Time)"으로 알려진 중요한 파라미터에 영향을 미칠 수 있다. 동기화 비행 시간에 대한 논의는, 2012 년 6 월 7 일 공개된, "Low Cost, Active Antenna Arrays"라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제 20/0142280 호를 참조할 수 있으며, 그 전체 내용은 본원에 참고로 인용되어 있다.

도 12는 마스터 보드(11-1) 및 컴포넌트 모듈(10-1)에 대한 모듈 금속 지지부(12-1)의 사시도를 나타낸다. 필요한 경우, 모듈 금속 지지부는 모듈 금속 지지부의 구조에 부가적인 강도를 제공하는 접힘부(fold)를 갖는다. 도 13은 모듈 금속 지지부(12-1)에 고정된 마스터 보드(11-1)를 예시한다. 도 14에서, 컴포넌트 모듈(10-1)은 모듈 금속 지지부(12-1)에 부착된다. 모듈 스탠드오프(2-2)는 모듈 금속 플레이트로부터 수직인 길이로 설계되어 모듈 금속 플레이트(2-1)와 모듈 금속 지지부(12-1) 사이에 형성된 캐비티(cavity)가 마스터 보드(11-1)를 수용하기에 충분한 크기이고 각 모듈의 I/O 커넥터(4-2)를 마스터 보드의 결합 인터페이스(11-2)에 삽입할 수 있게 한다. 모듈들의 모듈 풋(2-5)은 모듈 금속 지지부의 금속 표면에 접촉한다. 컷아웃 개구부(11-3)는 모듈 풋(보이지 않음)이 마스터 보드(11-1)를 통과하여 풋과 지지부 사이의 효율적인 열 전달을 위해 모듈 금속 지지부(12-1)와 직접 접촉하게 한다. 각각의 모듈 풋은 모듈 풋의 구멍들(2-3) 내에 배치된 패스너들에 의해 모듈 금속 지지부에 부착된다. 이들 패스너들은 나사들, 너트들 및 볼트들, 퀵 릴리스 래치(quick release latches) 등일 수 있다. 모듈 풋에 모듈 금속 지지부를 부착하는 패스너는 열 연결 및 전기 연결 모두가 이들 두 컴포넌트들 사이에서 발생하는 것을 보장한다. 열 연결은 모듈 내의 전기 컴포넌트들에 의해 발생된 열을 모듈 금속 지지부(12-1)로 전달한다. 전기적 연결은 모듈의 금속 구조와 모듈 금속 지지부가 동일한 전압 전위(voltage potential)에 있음을 보장한다. 모듈 금속 플레이트는, 예를 들어, 접지 전위와 같은 전압 전원에 결합될 수 있고, 안테나들에 대한 접지면으로서 작용한다. 다음에, B-B'를 포함하는 수직면을 따른 단면도를 나타낸다.

도 15는 B-B'를 포함하는 평면의 저면도(14-1)를 도시한다. 4 개의 모듈 외형들(7-1a, 7-1b, 7-1c, 7-1d)이 예시되어 있다. 각각의 모듈은 모듈 풋(2-5)의 2 개의 인스턴스를 갖는다. 마스터 보드(11-1)는 2 개의 컷아웃들(11-3)을 제공한다. 모듈(7-1a)의 우측 풋 및 모듈(7-1b)의 좌측 풋은 마스터 보드(11-1)의 개구부(11-3)를 통과한다. 2 개의 모듈(7-1a, 7-1b)은 컴포넌트 모듈(10-1)의 1 개의 인스턴스를 형성한다. 컴포넌트 모듈(10-1)의 제2 인스턴스는 모듈들(7-1c 및 7-1d)에 의해 형성된다. 모듈들은 나란하게 위치될 때 서로 끼워지도록 형상화된다. 각각의 풋(2-5)은 대응하는 결합 구들멍을 갖는 모듈 금속 지지부(12-1)에 각 모듈이 부착될 수 있게 하는 구멍(2-3)을 포함한다. 위상 어레이는 각 열에서 더 많은 모듈을 추가하고 이에 상응하여 마스터 보드를 연장시킴으로써 음의 Y 방향으로 크기를 증가시킬 수 있음을 주목한다. 유사하게, 원한다면, 다른 열의 모듈들을 추가하고 마스터 보드를 우측으로 연장시키고 마스터 보드에 추가의 컷아웃을 포함시킴으로써 위상 어레이를 X 방향으로 증가시킬 수 있다.

도 16은 조립된 위상 어레이의 횡단면도를 예시한다. 안테나들는 모듈 금속 플레이트에 장착되고, 모듈 스탠드오프 및 모듈 풋은 모듈 금속 지지부에 연결된다. 모듈 회로 보드는 개스킷을 통해 모듈 금속 플레이트의 하부 측에 연결된다. 마스터 보드는 모듈 금속 지지부에 연결되고 점선 타원(16-1)의 영역 내에서 컷아웃을 예시한다. 컷아웃은 각 모듈 풋이 마스터 보드의 평면을 통과하여 모듈 금속 지지부에 접촉하게 한다. 모듈 회로 보드는 I/O 커넥터가 결합 인터페이스와 결합하여 형성된 커넥터에 의해 마스터 보드에 전기적으로 연결된다. 열 레일들(16-3)은 모듈 금속 지지부를 베이스 플레이트(16-4)에 연결한다. 열 레일은 모듈 스탠드오프 및 대응하는 모듈 풋 아래에 배치되어 이들 두 컴포넌트들 사이의 열 임피던스를 최소화한다. 이것은 모듈 회로 보드로부터 열 레일들로 흐르는 열의 열 임피던스를 최소화한다. 베이스 플레이트는 추가의 구조적 지지부를 위상 어레이에 추가하고 열 레일들로부터 수용된 열을 전체 베이스 플레이트에 분배한다. 분배된 열은 베이스 플레이트에서 측 방향 및 수직 방향 아래쪽으로 이동한다. 열은 베이스 플레이트의 하부에 연결된 다중 핀(16-5) 및 가장 바깥 쪽의 핀들을 보호하는 외부 보호 쉬라우드(shroud)로 흐른다. 위상 어레이의 일 실시 예는 구조 컴포넌트들을: 모듈 금속 플레이트; 모듈 금속 지지부; 열 레일; 베이스 플레이트; 핀들; 비용 및 무게를 줄이기 위해 보호용 쉬라우드, 형성하는 금속으로서 알루미늄을 사용하지만, 다른 금속도 적합하다. 큰 열 전도성을 갖는 금속의 예로는 구리, 은, 아연, 니켈, 철 등이 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 금속 합금들이 시스템의 구성에 사용될 수 있다. 열을 충분히 운반하고, 구조적 무결성을 제공하며, 비용을 최소화하고, 위상 어레이의 무게를 최소화하기 위해, 금속 성분의 두께는 약 3000 ㎛이다. 무게가 문제가 되지 않으면 3000 ㎛ 이상의 두께가 사용될 수 있고, 3000 ㎛ 미만의 두께는 증가된 열 저항에서보다 적은 무게를 제공한다. 또한, 사용된 금속의 유형 및 각각의 금속 컴포넌트에 사용되는 두께는 유닛에 대해 원하는 비용, 중량, 열 추출 및 강도를 달성하는 위상 어레이를 제조하기 위한 대안적인 실시 예로서, 각각, 독립적으로 선택 및 조정될 수 있다. 점선 타원들(16-1) 및 점선 타원들(16-2)은 이들 영역들을 보다 상세히 나타내도록 확대될 영역들을 식별한다.

모듈 금속 플레이트에 부착된 PWB의 개시된 구조는 PWB 내의 금속 시트를 따른 측면 열 임피던스를 상당히 감소시킨다. PWB의 후면상의 얇은 구리 층(전형적으로 두께가 단지 25 마이크론임)은 발열 전기 컴포넌트로부터 열을 전도시키는 제한된 능력을 갖는다. 모듈 금속 플레이트는 그 자체로 PWB의 구리 금속 시트 내에서 이용 가능한 것 이외에 측면 열 흐름 경로를 제공한다. 또한, 모듈 금속 플레이트는 25 마이크론보다 상당히 큰 두께로 설계될 수 있어, 열을 PWB 상의 발열 컴포넌트들로부터 멀리 이동시키는 훨씬 효과적인 방법을 제공한다. 모듈 금속 플레이트의 일 실시 예는 PWB 내에 통상적으로 사용되는 금속 시트보다 2 배 이상 더 두꺼운, 3000 마이크론의 두께를 갖는 알루미늄을 사용한다. 이 실시 예의 측 방향 열 임피던스는 열 임피던스를 거의 2 차수 규모만큼 감소시킬 수 있다.

도 17은 회로 보드들 상에 장착된 컴포넌트들(집적 회로들, 능동 소자들 및 수동 소자들 등)로부터 다양한 구조 컴포넌트들을 통해 아래로 열 레일(16-3)까지의 열 흐름을 표시하는 도 16의 영역(16-1)을 더욱 상세히 예시한다. PA는 정상 동작 중에 많은 양의 열을 방출한다. 단일 PA는 25W 이상의 열을 생성할 수 있다. PA를 필요로 하는 100 개의 안테나들을 갖는 위상 어레이는 2500W만큼 생성할 수 있다. 각 PA에 의해 생성된 열은 낮은 열 임피던스 경로를 통해 위상 어레이로부터 외부 환경으로 제거될 필요가 있다. 낮은 열 임피던스를 달성하는 일 실시 예가 설명된다. 백색 화살표는 위상 어레이를 형성하는 구조 컴포넌트를 통과하는 열 흐름의 방향을 나타낸다. 각 화살표의 두께(열 흐름의 규모를 나타내는 경우)는 일정한 비율로 그려지지 않을 수 있다. 구조 컴포넌트들의 대부분은 PWB 보드의 적층된 층들을 제외하고는 금속으로 구성된다. 예를 들어, 표면 장착된 집적 회로(IC-1) 및 PA로부터의 열 흐름(17-1 및 17-2)은 회로 보드의 접지면에 도달하기 전에 회로 보드(4-1) 내의 적층된 층들에 수직으로 흐른다. 개스킷(3-1)은 회로 보드(4-1)가 회로 보드의 접지면 표면 영역의 전체에 걸쳐 양호한 열 접촉을 유지하도록 보장한다. 개스킷은 대안적으로 페이스트, 접착제 또는 금속 접착제 등으로 대체되거나, 또는 회로 보드를 모듈 금속 플레이트에 유지시키기 위해 패스너들(나사들, 볼트들 등)에 의해 연결될 수 있다. 열은 전기 절연 개스킷(3-1)(사용된다면)의 낮은 열 임피던스를 통해 모듈 금속 플레이트(2-1)로 흐른다.

PWB의 적층된 층은 전형적으로 열 흐름에 높은 열 임피던스를 제공한다. 이 큰 열 임피던스는 PA 패키지의 영역이 큰 영역에 걸쳐 열을 분산시키는 것을 돕기 위해 증가된다면 감소될 수 있다. 게다가, 집적 회로 내의 PA 회로의 실제 레이아웃은 또한 반도체의 보다 넓은 표면 영역에 걸쳐 재설계되고 레이아웃될 수 있다. PA의 전력 소모 증폭기 스테이지에 의해 생성된 열은 반도체 내의 더 큰 영역에 걸쳐 퍼져 나갈 것이고, 이는 패키징된 디바이스와 모듈 금속 플레이트 사이의 PWB의 적층된 층의 열 임피던스를 감소시키는 것을 더 도울 것이다.

모듈 금속 플레이트(2-1)는 모듈 금속 지지부(12-1)로 열을 전달하는 모듈 스탠드오프(2-2)로 열 흐름(17-3)을 흐르게 한다. 모듈 금속 플레이트에 의해 캡처된 대부분의 열은 모듈 스탠드오프 금속 컴포넌트(2-2)를 통해 열 흐름(17-6)으로 표시된 바와 같이 모듈 금속 지지부로 전달된다. 마스터 보드상의 집적 회로 패키지는 PWB를 통해 그들의 열 수직을 모듈 금속 지지부(12-1)로 전달한다. 예를 들어, 집적 회로(IC-2)의 열 흐름(17-4)은 마스터 보드의 회로 보드를 통해 모듈 금속 지지부(12-1)로 흐른다. 마스터 보드의 후면상의 노출된 금속층은 모듈 금속 지지부와 직접 열 접촉한다. 마스터 보드에 의해 발생된 열이 PA들을 포함하는 모듈 회로 보드의 열보다 훨씬 적기 때문에 개스킷은 필요하지 않을 수 있다. 마스터 보드의 나머지 모든 컴포넌트들로부터의 열 흐름(17-5)은 모듈 금속 지지부(12-1)에 의해 열 레일(16-3) 쪽으로 운반된다. 모듈 스탠드오프(2-2)로부터의 열 흐름(17-6) 및 모듈 금속 지지부로부터의 열 흐름(17-5)은 열 레일(16-3) 내의 열 흐름(17-7a 및 17-7b)과 결합된다. 열 레일(16-3)은 모듈 금속 플레이트(2-1)와 열 레일(16-3) 사이의 열 임피던스를 최소화하기 위해 모듈 스탠드오프(2-2) 아래에 위치된다. 이것은 PA로부터 흐르는 열에 대한 열 임피던스를 최소화한다.

도 18은 커넥터 근처의 회로 보드 상에 장착된 컴포넌트로부터의 열 흐름을 표시하는 도 16의 영역(16-2)을 더 상세하게 도시한다. 열 흐름은 모듈 금속 플레이트 및 모듈 금속 지지부의 구조 컴포넌트를 통해 화살표로 표시된다. 커넥터(18-1)는 모듈 회로 보드와 마스터 보드 사이에서 신호들을 전달하는 데 사용된다. 커넥터는 전형적으로 높은 열 임피던스를 가지고 효율적인 열 전도체가 아니다. 백색 화살표는 모듈 회로 보드 및 마스터 보드 PWB로부터 구조 컴포넌트를 통한 열 흐름의 방향을 나타낸다. 구조 컴포넌트의 대부분은 PWB 보드의 적층된 층을 제외하고는 금속으로 제조된다. 예를 들어, 집적 회로(IC-3)로부터의 열 흐름(18-2)은 회로 보드의 접지면에 도달하기 전에 모듈 회로 보드 내의 적층된 층들에 대해 수직으로 흐른다. 열은 전기 절연/열 전도 개스킷을 통해 모듈 금속 플레이트로 흐른다. 모듈 금속 플레이트는 모듈 금속 지지부에 열을 전달하는 가장 가까운 모듈 스탠드오프(도시되지 않음)를 향하여 대부분의 열 흐름(18-2)을 흐르게 한다. PA의 열 흐름(18-3)은 유사한 경로를 따라 흐른다. 모듈 금속 플레이트에 의해 포착된 열은 모듈 금속 지지부(도시되지 않음)로 전달된다. 마스터 보드상의 집적 회로 패키지는 그들의 열을 PWB를 통해 모듈 금속 지지부로 전달한다. 예를 들어, 집적 회로(IC-4)로부터의 열 흐름(18-4)은 마스터 보드를 통해 모듈 금속 지지부로 흐른다. 마스터 보드의 컴포넌트로부터의 열 흐름(18-5)은 모듈 금속 지지부에 의해 열 레일(도시 생략)을 향해 운반된다.

도 19는 RF 투명 레이돔으로 덮인 위상 어레이의 상부 단면도를 예시한다. 다시 말해, 레이돔은 RF 에너지의 통과를 허용하면서 외부 환경의 기상 조건에 대한 장벽 역할을 하는 차폐물이다. 레이돔(19-2)은 베이스 플레이트(16-2)에 부착되어 안테나, 모듈 금속 플레이트(2-1), 모듈 스탠드오프들, 모듈 금속 지지부 및 열 레일을 포함하는 밀폐된 볼륨(sealed volume)을 형성한다. 열 레일(16-3)은 밀폐된 환경 내에서 베이스 플레이트(19-5)와 모듈 금속 지지부(12-1) 사이에 내부 캐비티(A, B)를 생성하도록 길이가 정해진다. 이들 캐비티들은 위상 어레이를 동작시키는데 필요한 나머지 전자 장치(electronics)로 채워질 수 있다. 따라서, 위상 어레이 내의 전자 장치들은 위상 어레이의 밀폐된 볼륨 내에 있다. 레이돔 내의 밀폐된 볼륨은 모든 전자 장치를 혹독한 기상 조건으로부터 보호하지만, 대류 열을 효과적으로 사용하여 밀폐된 전자 장치에 의해 발생된 열을 외부 환경과 교환하는 것을 방지하는 밀폐된 볼륨을 구성한다. 이 밀폐 섹션 내의 전자 장치에 의해 발생된 열은 대신에 위상 어레이의 금속 구조 컴포넌트에 의해 형성된 전도성 열 흐름의 사용에 의해 제거된다. 금속 구조 컴포넌트는 개별 부분들로 구성될 수 있으며, 이 개별 부분들은 접착, 용접, 리벳팅, 스웨이징(swaging) 또는 너트와 볼트를 사용하여 함께 고정될 수 있다. 스웨이징(swaging)은 슬롯-페그 시스템(slot-peg system)으로, 페그(peg)와 슬롯(slot)이 함께 결합되고 함께 끼워 맞춰지는 2 개의 부품을 함께 끼워 맞춘다. 평평한 금속 시트를 도그렉들 또는 보다 복잡한 윤곽으로 구부림으로써 일부 개별 부분들을 형성할 수 있다. 금속 구조 컴포넌트의 완성된 구조는 열을 전기 컴포넌트들로부터 위상 어레이의 외부 핀으로 전달하는 금속 뼈대를 형성한다.

열 파이프는 또한 PA 및 위상 어레이의 전자 컴포넌트들에 의해 발생된 열을 운반하기 위해 금속 지지부에 장착될 수 있다. 열 파이프는 금속 지지부로부터 열을 흡수하여 밀폐된 용기 내의 액체를 증발시키고 밀폐된 용기의 다른 단부에서의 액체로 다시 응축하여 공정에서 열을 방출한다. 예를 들어, 열 파이프는 시스템의 밀폐 부분 내에서 모듈 금속 플레이트(2-1)와 접촉할 수 있다. 열 파이프의 밀폐 용기의 다른 단부는 주위 환경으로 열을 방출하기 위해 밀폐된 시스템 외부로 연장될 수 있다. 열 파이프는 밀폐된 시스템의 임의의 내부 지점과 주변 환경 내의 임의의 외부 지점 사이에 높은 열 전도성 경로를 제공할 것이다.

열 파이프는 또한 핀들(16-5)에 부착된 베이스 플레이트(16-4)의 측면에 장착될 수 있다. 열 파이프는 베이스 플레이트를 따라 열의 측면 전도를 도울 것이다. 열 파이프는 또한 핀(열 파이프에 맞춘 핀의 슬롯) 및 베이스 플레이트와 동시에 직접 접촉할 수 있다. 베이스 플레이트로부터의 열은 측면 방향으로 그리고 핀들에 동시에 쉽게 확산될 수 있다. 이러한 열 파이프 구조는 넓은 영역에 걸쳐 열을 방출하기 위해 베이스 플레이트의 폭을 연장시키는데 사용될 수 있다. 열 파이프는 주위 환경 내에서 시스템의 임의의 2 개의 외부 지점 사이에 높은 열 전도성 경로를 제공할 것이다.

도 19는 이러한 금속 구조 컴포넌트들이 어떻게 밀폐된 볼륨 내의 전자 장치로부터 외부 환경으로의 전도성 열 흐름 경로를 제공하는지를 예시한다. 밀폐된 위상 어레이 내의 이들 전자 컴포넌트들에 의해 발생된 열은 각각의 열 레일들(예를 들어, 17-7a, 17-7b, 17-7c, 17-7d 등)을 통해 베이스 플레이트(16- 4)로 흐른다. 베이스 플레이트(16-4)는 베이스 플레이트를 통해 베이스 플레이트의 반대 측(opposite side)으로 열을 수집하고 전도적으로 전달한다. 베이스 플레이트(16-4)의 반대 측에는 베이스 플레이트에 부착된 복수의 금속 핀(16-5)이있다. 베이스 플레이트로부터의 열은 열 흐름(19-4 내지 19-7)에 의해 표시된 바와 같이 복수의 핀으로 전도적으로 흐른다. 핀들은 그 측면 상에 보호용 쉬라우드(19-3)에 의해 부분적으로 둘러싸여 있다. 그러나, 핀들(16-5)의 위치에 대응하는 위상 어레이의 하부 및 상부는 외부 환경에 개방되어 있다. 따라서, 이들 핀들은 외부 환경에 노출되어 대류 열 흐름(19-8)이 핀들과 외부 환경의 공기 사이에서 발생한다. 최적으로, 핀들은 지구 표면에 수직으로 배향될 수 있다. 핀들이 베이스 플레이트(16-4)로부터의 열의 전도성 전달에 의해 가열됨에 따라, 핀들로부터의 열은 대류 열 흐름을 통해 핀들 사이의 공기로 전달된다. 가열된 공기는 상승하고 위상 어레이의 상부로 흘러 나온다. 이는 외부 환경으로부터 보다 저온의 공기를 도입하여 수직 정렬된 위상 어레이의 하부로 들어가는 진공을 야기한다. 새롭게 들어간 공기는 위상 어레이로부터 열을 추출하는 핀들로부터의 대류 열 흐름을 겪고 위상 어레이의 상부로부터 방출된다. 핀들로부터 핀들 사이의 이동하는 공기로의 열 교환 과정은 위상 어레이로부터 열을 추출한다. 전기 팬은 공기 흐름 경로 내에 배치되어 핀들 사이에서 공기 흐름을 강제시킬 수 있다. 이 공기 흐름은 공기 흐름의 속도를 증가시키고 주어진 시간 주기에서 핀들로부터 더 많은 양의 열을 추출하는데 도움을 준다. 캐비티(A)를 포함하는 파선 사각형(19-1)이 도 20에 더 예시되어 있다.

도 20에서, 일 실시 예에서, 캐비티(A)는 집적 회로 및 별개의 컴포넌트들(20-3 및 20-4)을 갖는 양면 서비스(double-sided service) 회로 보드(20-2) 및 유사한 컴포넌트들이 보드에 장착되어 채워진다. 서비스 회로 보드(20-2)는 민감한 전자 장치들을 위상 어레이의 안테나들에 의해 방출된 RF 에너지로부터 차폐하기 위해 금속 RF 차폐부(20-1)에 의해 둘러싸여 있다. 실드는 모듈 금속 지지부에 부착된다. 서비스 회로 보드에 의해 생성된 열은 경로들(20-6)을 따라 흐르고 마스터 보드에 의해 생성된 열 흐름(17-5)과 합류한다. 모듈 회로 보드로부터의 열 흐름(17-6)은 모듈 스탠드오프 내에서 흐른다. 열 흐름들(20-6, 17-5 및 17-6)은 열 흐름(17-7a)으로서 열 레일에 의해 수집된다. 열 레일(16-3)을 따른 열 흐름(17-7a)은 베이스 플레이트(16-4)로 전달된다. 열 레일로부터의 열 흐름은 베이스 플레이트를 따라 그리고 베이스 플레이트를 통해 복수의 핀들로 전달된다. 예를 들어, 베이스 플레이트로부터의 열 흐름(19-5)은 핀(16-5)으로 흐른다. 유사하게, 다른 열 레일의 열 흐름(17-7c)은 서비스 보드, 마스터 보드 및 모듈 회로 보드로부터의 열 흐름의 조합에 기인한다. 열은 베이스 플레이트 및 복수의 핀(예를 들어, 19-4)으로 전달된다. 복수의 핀은 베이스 플레이트로부터 열을 전달하여 열을 대류로 대류시킨다.

도 21은 중간 열 레일들을 제거하여 캐비티를 확대하는 것을 도시한다. 더 큰 캐비티(A-B)는 더 큰 회로 보드가 캐비티 내에 삽입되게 한다. 회로 보드로 채워지는 이 캐비티의 예가 도 22에 도시된 바와 같이 파선 직사각형(21-1) 내에 예시되어 있다. 서비스 보드는 이제 위상 어레이의 폭을 가로 질러 연장되고, 일 실시 예에서는, 회로 보드의 양 측면 상에 장착된 개별 컴포넌트들에서 복수의 집적 회로를 갖는다. 전체 회로 보드는 안테나들로부터의 RF 방사가 서비스 회로 보드상의 집적 및 개별 컴포넌트 회로의 동작을 방해하는 것을 방지하기 위해 RF 차폐물에 의해 둘러싸여있다. 서비스 회로 보드, 마스터 보드 및 모듈 회로 보드에 의해 생성된 열은 열 흐름(17-7c 및 17-7d)으로서 열 레일에서 결합된다. 열 레일들로부터의 열은 베이스 플레이트(16-4)로 흐르고 베이스 플레이트를 따라 베이스 플레이트에 부착된 복수의 핀(예를 들어, 19-4 내지 19-7)으로 통과한다. 복수의 핀은 핀 사이의 공기에 열을 전달한다.

도 21로 되돌아 가서, C-C'선을 포함하는 평면의 직각도(21-2)가 도 23에 제시되어 있다. 베이스 플레이트(16-4)는 열 레일(23-1 내지 23-5)과 함께 제공된다. 중간 열 레일은 3 개의 부분들: 23-2, 23-3 및 23-5로 세분화된다. 중간 열 레일이 없는 곳이면 어디에서나 캐비티 A-B의 생성을 정의하고, 제 3 중간 레일이 존재하는 위치는 캐비티 A 및 캐비티 B의 형성을 정의한다. 큰 캐비티(A-B) 내에 형성된 회로 보드는 캐비티(A)와 캐비티(B)의 개별 캐비티들에 형성된 회로 보드들 사이에서 신호를 전달하는데 사용된다. 아래쪽 직사각형 및 베이스 플레이트의 하부에 있는 3 개의 개구부는 위상 어레이 내의 전자 장치로 및 전자 장치로부터 신호를 전달하는 도관(conduit)으로 사용된다.

열 파이프들은 하나의 열 레일과 다른 열 레일 사이 또는 모듈 금속 지지부(12-1)와 열 레일 중 하나 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 열 파이프(23-3)는 열 레일(23-3)을 열 레일(23-2)에 연결시키거나, 열 레일(23-3)을 모듈 금속 지지부(12-1)와 접촉을 포함하는 열 레일(23-2)에 연결시키거나, 또는 열 레일(23-1)을 열 레일(23-2)에 연결시킬 수 있다. 열 파이프는 밀폐된 시스템의 임의의 2 개의 내부 지점 사이에 높은 열 전도성 경로를 제공할 것이다.

도 24는 모듈 회로 보드의 개스킷 및 개스킷을 모듈 금속 플레이트의 하부 표면에 부착 한 후의 완전한 모듈(24-1)을 도시한다. 개스킷은 모듈 회로 보드를 모듈 금속 플레이트로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 그러나, 개스킷은 높은 열 계수를 가지며 회로(특히 PA)상의 회로 컴포넌트에 의해 발생된 열을 모듈 금속 플레이트에 전달한다. 조립 후 모듈은 2 개의 크로스 폴 안테나들 및 적어도 하나의 I/O 커넥터를 포함한다. 모듈(24-1)은 위상 어레이를 구성하는 빌딩 블록으로서 사용된다. 도 24는 위상 어레이에 대한 모듈의 다른 실시 예를 도시한다. 모듈 금속 플레이트(24-2)는 금속 연장부(metal extensions)(24-3)를 갖는다. 금속 연장부들은 열 임피던스를 최소화하고 모듈 금속 플레이트로부터의 열 제거를 향상시키기 위해 큰 접촉 영역을 제공한다. 어셈블리 상의 다른 형태의 모듈 디자인 및 정보, 모듈의 전기적 및 구조적 특성들 및 모듈 위상 어레이의 다른 컴포넌트들에 대해서, 2015년 7월 22일자로 출원된, “Modular Phased Array”라는 명칭인, 미국 임시출원 제62/195,456호를 참조하기 바라며, 그 전체 내용이 본 출원에 참고로 인용되고 있다. 24-1의 단면도는 다음의 그림에 나타난다.

도 25는 모듈 금속 플레이트에 수직인 평면에서의 모듈의 측 단면도(25-2)의 다른 실시 예를 예시한다. 세그먼트들(1-8 및 1-9)을 포함하는 우측 크로스 폴 안테나는 구멍(8-1) 위의 세그먼트의 교차점에서 정렬된다. 구멍(8-1)은 모듈 금속 플레이트(24-2)에 형성된 구멍, 개스킷(3-1)에 형성된 구멍과 함께, 및 모듈 회로 보드의 구멍의 정렬로 구성된다. 구멍(8-1)은 모듈 금속 플레이트의 한쪽에 위치하는 안테나의 리드와, 모듈 금속 플레이트의 다른 쪽에 위치하는 모듈 회로 보드(PWB)에 장착된 PA의 출력 리드 사이에 개구부를 생성한다. 절연되거나 노출된 배선인, 금속 상호연결부(8-2)는 PA의 출력 리드를 안테나의 입력 리드에 연결시키는데 사용될 수 있다. 배선 및 구멍은 다른 임피던스 값이 다른 값으로 설계될 수 있지만, 약 50 옴의 임피던스로 특징 지워지는 동축 전기 상호연결을 생성하기 위한 적절한 치수를 갖는다. 일 실시 예에서, 금속 상호연결부는 PWB의 상부 표면상의 리드에 납땜되고, 금속 상호연결부의 다른 단부는 안테나의 리드에 납땜된다. 한쪽 또는 양쪽 단부에서 금속 상호연결부를 연결하는 다른 방법이 본 발명의 요지의 대안적인 실시 예로서 적합할 수 있다. 예들은 크림프-온(crimp-on) 커넥터, 플러그 및 소켓 커넥터들, 블레이드 커넥터들 등이다.

위상 어레이 내의 PWB와 관련된 일부 또는 모든 전자 컴포넌트는 RF 차폐부를 사용하여 차폐될 수 있다. 위상 어레이의 전기 시스템(안테나, PA 출력 리드)은 인근의 전기 컴포넌트들에 의해 픽업될 수 있는 다량의 전자기 방사를 생성한다. RF 차폐물은 이러한 전자 컴포넌트 근방에 배치되어 이들 컴포넌트들을 벗어난 전자기 방사(stray electromagnetic radiation)로부터 격리시키는 금속 덮개이다. RF 차폐물은 전기 컴포넌트(도시되지 않음)를 위한 폐쇄된 환경을 형성하려고 시도한다. RF 차폐부는 전자기 방사가 다른 전기 컴포넌트의 정상 동작을 방해하는 것을 차단한다.

세그먼트들(1-7 및 1-2)로 구성된 좌측 크로스 폴 안테나는 유사한 방식으로 모듈 회로 보드(4-1)에 전기적으로 결합된다. 모듈 회로 보드(4-1)는 개스킷(3-1)과 접촉되는 노출된 구리 층을 갖는다. 회로 보드의 반대편 상에, 표면은 적어도 하나의 PA(8-3), 집적 회로(8-4), 개별 컴포넌트들 및 적어도 하나의 I/O 커넥터로 채워진다. 개스킷은 유연한 재질(flexible material)이고, 관통 구멍 등에 기인한 제조 단계들에 의해 야기되는 제조된 PWB 접지면 측의 임의의 불균일 높이 변화들을 보상하는 것을 돕는다. 본 발명의 다른 실시 예는 개스킷을 모두 제거할 수 있다. 예를 들어, PWB의 접지면 금속은 두 개의 부분들을 함께 유지하기 위해 패스너들(나사, 볼트 등)을 사용하거나, 또는 페이스트, 접착제, 또는 금속 접착제 등을 사용하여 직접 모듈 금속 플레이트에 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에서, PA는 모듈 금속 플레이트(24-2)에 직접(도시되지 않음) 부착될 수 있다. 일 실시 예에서, PWB는 PA의 집적 회로가 삽입되어 모듈 금속 플레이트에 직접 부착될 수 있는 개구부를 가질 수 있다. PA에 의해 발생된 열은 집적 회로를 통해 열을 모듈 금속 플레이트에 직접 전도시킬 것이다. PA의 집적 회로는 열 전도 접착제 또는 페이스트를 사용하여 모듈 금속 플레이트에 접착될 수 있다. 배선 본드 또는 탭 부착부가 PWB와 PA의 입력/출력 패드 사이에서 전기 신호들을 결합할 수 있다. PA의 출력 단자는 구멍(8-1)을 통해 안테나에 연결될 수 있다. 모듈 금속 플레이트(24-2)는 큰 금속 접촉 영역을 노출시키는 금속 연장부(24-3)를 갖는다. 이 금속 접촉 영역은 모듈 금속 플레이트로부터 열을 전달하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에서, 컴포넌트들은 다시 모듈 금속 플레이트의 바닥에 접촉하는 열 전도 개스킷과 통상적으로 접촉하는 PWB(4-1)(도 25 참조)의 상부 측 상에 장착될 수 있다. 접지면(3-1)은 전형적으로 PWB의 이 측면 상에 형성되지만, 접지면의 복수의 개구부들은 이들 컴포넌트들을 PWB의 상부 측면 상에 장착하게 하도록 설계될 수 있다. 또한, 모듈 금속 플레이트는 이들 컴포넌트와 정렬된 모듈 금속 플레이트에 대응하는 복수의 컷아웃 영역을 가질 수 있다. 일단 PWB가 모듈 금속 플레이트에 부착되면, 컷아웃(cut out) 영역은, PWB의 접지면의 상부 측이 앞서 언급한 바와 같이 열 전달 개스킷 또는 임의의 다른 열 전달 전도 층을 통해 모듈 금속 플레이트의 하부와 접촉하도록, 이들 컴포넌트들에 대한 공간을 제공한다.

도 26은 2 개의 분리된 모듈들(24-1)을 나란히 도시한 사시도를 나타낸다. 도 27은 컴포넌트 모듈(27-1)을 형성하기 위해 2 개의 모듈들(24-1)의 배치를 함께 예시한다. 도 28은 마스터 보드(28-1)의 다른 실시 예와 관련한 컴포넌트 모듈(27-1)의 사시도를 예시한다. 마스터 보드는 중간 주파수(IF) 및 국부 발진기(LO) 신호들을 복수의 컴포넌트 모듈들로 라우팅한다. 컴포넌트 모듈의 I/O 커넥터(4-2)는 마스터 보드(28-1) 상에 위치한 결합 인터페이스(11-2)와 정렬된다. 결합 인터페이스(11-2)는 수 커넥터이고, I/O 커넥터(4-2)는 암 커넥터이고, 수/암 커넥터는 상호 교환 가능하다. I/O 커넥터가 마스터 보드상의 결합 인터페이스와 결합하면, 모듈 회로 보드는 마스터 보드 상에 분포된 IF/LO 네트워크를 이용할 수 있다. 또한, 마스터 보드(28-1)는 보드의 대부분의 길이를 따라 연장되는 큰 컷아웃 개구부(28-3)를 갖는다. 컷아웃 개구부는 곧 후술되는 바와 같이, 컴포넌트 모듈들과 위상 어레이의 베이스 플레이트 사이에 낮은 열 저항 경로를 형성할 수 있는 가능성을 제공한다. 컷아웃 개구부는 일 실시 예에서 마스터 보드의 대부분을 따라 연장되어, 마스터 보드가 둘 이상의 회로 보드로서 제조되는 대신에 단일 회로 보드로서 제조되도록 한다. 단일 회로 보드로서 제조된 마스터 보드는 마스터 보드를 따라 모든 모듈로 또는 그로부터 전파되는 모든 IF 및 LO 신호에 의해 겪게 되는 전기적 특성이 유사한 전기적 환경을 경험하게 한다. 마스터 보드를 둘 이상의 회로 보드로 세분화하는 것은 전파하는 IF 및 LO 신호에 제공되는 전기적 트레이스의 전기적 특성들의 불일치를 증가시킨다. 회로 보드들 사이의 전기적 특성의 불일치는 바람직하지 않은 "동기화 비행 시간(Synchronization Flight Time)"으로 알려진 중요한 파라미터에 영향을 미칠 수 있다. 동기화 비행 시간에 대한 논의는, 2012 년 6 월 7 일 공개된 "Low Cost, Active Antenna Arrays" 미국 특허 출원 번호 제 2012/0142280 호의 상세한 설명에 대한 Mihai Banu, Yiping Feng 및 Vladimir Prodanov를 참조하고, 이의 개시 내용은 그 전체가 본원에 참고로 인용되어 있다.

도 29는 마스터 보드(28-1) 및 컴포넌트 모듈(27-1)에 대한 열 전달 바들(29-1)(일명, 스페이서들 또는 스탠드오프들) 배치의 사시도를 나타낸다. 열 전달 바들은 금속성이며 모듈 금속 플레이트로부터의 열에 대한 낮은 열 임피던스 경로를 제공한다. 열 전달 바의 상부 표면은 모듈 금속 플레이트(24-2)의 금속 연장부들(24-3)과 관련된 금속 표면에 낮은 열 임피던스 접촉을 형성하도록 위치된다. 도 30은 베이스 플레이트(16-4)에 고정된 마스터 보드(28-1) 및 열 전달 바(29-1)를 도시한다. 베이스 플레이트는 핀들(16-5)에 차례로 연결된다. 도 31에서, 컴포넌트 모듈(27-1)은 열 전달 바(29-1)에 부착된다(전기적으로, 물리적으로 및 열적으로). 열 전달 바들은 베이스 플레이트(16-4)에 차례로 연결된다(전기적으로, 물리적으로 및 열적으로). 베이스 플레이트에 연결된 열 핀들(16-5)은 큰 표면 영역을 제공한다. 이 큰 표면 영역은 핀들로부터의 열을 핀들 사이의 공기로 대류적으로 전달하는데 사용된다. 모듈 회로 보드상의 전기 컴포넌트에 의해 발생된 열은 모듈 금속 플레이트로 전달된다. 열 전달 바는 모듈 금속 플레이트와 베이스 플레이트 사이에 낮은 열 임피던스 경로를 제공한다. 컴포넌트 모듈(27-1)은 열 전달 바들(29-1)에 연결된다. 열 전달 바들은 모듈 금속 플레이트(24-2)와 베이스 플레이트 사이에 형성된 캐비티가 마스터 보드(28-1)를 수용할 수 있을 만큼 충분히 크고 각 모듈의 I/O 커넥터(4-2)를 마스터 보드의 결합 인터페이스(11-2)에 삽입하는 것을 허용하는 것을 보장하도록 베이스 플레이트(16-4)로부터 수직인 높이로 설계된다. 컷아웃 개구부(28-3)는 열 전달 바(29-1)가 마스터 보드(28-1)를 통과하고 베이스 플레이트(16-4)와 직접 접촉하여 모듈 금속 플레이트와 핀들 사이의 효율적인 열 전달을 가능하게 한다.

각 모듈 금속 플레이트(24-2)는 패스너들(도시하지 않음)에 의해 열 전달 바들(29-1)에 부착된다. 이들 패스너들은 나사, 너트들 및 볼트들, 퀵 릴리스 래치 등일 수 있다. 모듈 금속 플레이트를 열 전달 바들에 부착하는 패스너는 이들 2 개의 컴포넌트들 사이에서 열적 연결 및 전기적 연결 모두를 보장한다. 열적 연결은 모듈 금속 플레이트에 결합된 전기 컴포넌트들에 의해 발생된 열을 베이스 플레이트 및 핀들에 전달한다. 열 전달 바(29-1), 베이스 플레이트(16-4) 및 열 핀(16-5)은 개별적인 부분으로 조립되고 패스너들 또는 접착제에 의해 함께 연결될 수 있다. 전기적 연결은 모듈 금속 플레이트와 베이스 플레이트의 금속 구조가 동일한 전압 전위에 있음을 보장한다. 모듈 금속 플레이트는 전압 전원, 예를 들어 접지 전위에 결합될 수 있고, 모듈 금속 플레이트 상에 장착된 안테나들에 대한 접지면으로서 역할을 한다. 그러나, 2 개 이상의 열 전달 바(29-1), 베이스 플레이트(16-4), 및 열 핀들(16-5)의 구조는 하나의 연속적인 금속 부품으로 형성될 수 있다. 3 개의 컴포넌트들 모두를 하나의 유닛으로 형성하는 것은 2 개의 인터페이스들을 제거할 것이다: 열 전달 바와 베이스 플레이트 인터페이스; 베이스 플레이트와 열 핀 인터페이스. 적어도 하나의 인터페이스들의 제거는 이러한 제거된 인터페이스를 통한 열 전달 및 전기적 특성들을 향상시킨다. 화살표(31-1)의 방향을 따른 단면도가 다음에 제시된다.

도 32는 조립된 위상 어레이의 단면도(31-1)를 도시한다. 안테나들은 모듈 금속 플레이트에 장착되고, 열 전달 바(29-1)는 모듈 금속 플레이트를 베이스 플레이트(16-4)에 연결시킨다. 모듈 회로 보드(4-1)는 개스킷 또는 다른 접속 방법을 통해 모듈 금속 플레이트의 하부 측에 연결될 수 있다. 금속 플레이트에 회로 보드를 부착하는 다른 형태는 앞서 언급되었고 직접 접촉, 접착제 또는 패스너들을 포함할 수 있다. 마스터 보드(28-1)는 상술한 바와 같이 개스킷(32-1) 또는 다른 유사한 접속 방법에 의해베이스 플레이트에 열적 및 전기적으로 접속된다. 마스터 회로 보드 내의 컷아웃은 중간 열 전달 바가 모듈 금속 플레이트를 베이스 플레이트에 열적 및 전기적으로 접촉시키는 것을 허용한다. 열 전달 바는 또한 모듈 금속 플레이트를 베이스 플레이트에 연결시키는 물리적 구조를 제공한다. 모듈 회로 보드는 I/O 커넥터가 결합 인터페이스와 결합하여 형성된 커넥터에 의해 마스터 보드에 전기적으로 접속된다. 외부 열 전달 바(29-3)는 모듈 금속 플레이트의 다른 쪽을 베이스 플레이트(16-4)에 연결하여 지지한다. 열 전달 바는 모듈 회로 보드로부터 베이스 플레이트에 연결된 핀으로 흐르는 열에 대한 열 임피던스를 최소화한다. 베이스 플레이트는 추가의 구조적 지지를 위상 어레이에 추가하고 열 전달 바들로부터 수신된 열을 전체 베이스 플레이트에 분배한다. 분배된 열은 베이스 플레이트 내로 수직으로 이동한다. 열은 베이스 플레이트의 바닥에 연결된 다수의 핀들(16-5)로 수직 및 측면으로 흐른다. 외부 보호용 쉬라우드(사용되는 경우)는 가장 바깥 쪽의 핀들을 보호한다.

도 33은 회로 보드들 상에 장착된 컴포넌트들(집적 회로, 능동 소자 및 수동 소자 등)로부터 다양한 구조 컴포넌트들를 통해 핀들(16-5) 아래로의 열 흐름을 더욱 상세히 표시하는 도 32의 영역(32-2)을 예시한다. 복수의 핀들 중 2 개만이 예시되어 있다. 나머지 복수의 핀(미도시)은 유사한 방식으로 베이스 플레이트로부터 열을 제거한다. PA는 정상 동작 중에 많은 양의 열을 발산한다. 단일 PA는 25W 이상의 열을 생성할 수 있다. PA를 필요로 하는 100 개의 안테나들을 갖는 위상 어레이는 2500W만큼 생성할 수 있다. 각 PA에 의해 생성된 열은 위상 어레이로부터 낮은 열 임피던스 경로를 통해 외부 환경으로 제거될 필요가 있다. 이것은 낮은 열 임피던스를 달성하는 일 실시 예이다. 백색 화살표들은 위상 어레이를 형성하는 구조 컴포넌트들을 통과하는 열 흐름의 방향을 나타낸다. 각 화살표의 두께(열 흐름의 크기를 나타내는 경우)는 비율에 따라 그려지지 않을 수 있다. 구조 컴포넌트들의 대부분은 PWB 보드의 적층된 층들을 제외하고 금속으로 이루어진다. 예를 들어, 표면 장착된 집적 회로(IC-1) 및 PA로부터의 열 흐름(33-1, 33-2)은 회로 보드의 접지면에 도달하기 전에 회로 보드(4-1) 내의 적층된 층들에 수직으로 흐른다. 개스킷(3-1)은 회로 보드(4-1)가 회로 보드의 접지면 표면적 전체에 걸쳐 양호한 열 접촉 상태를 유지하도록 보장한다. 개스킷은 페이스트, 접착제 또는 금속 접착제 등으로 교대로 대체되거나, 또는 회로 보드를 모듈 금속 플레이트에 고정시키기 위해 패스너(나사, 볼트 등)에 의해 연결될 수 있다. 열은 전기 절연 개스킷(3-1)(사용된다면)의 낮은 열 임피던스를 통해 모듈 금속 플레이트(24-2)로 흐른다.

PWB의 적층된 층들은 전형적으로 열 흐름에 높은 열 임피던스를 제공한다. 이 큰 열 임피던스는 PA 패키지의 영역이 더 큰 영역에 걸쳐 열을 분산시키는 것을 돕기 위해 증가된다면 감소될 수 있다. 또한, 집적 회로 내의 PA 회로의 실제 레이아웃은 또한 반도체의 더 넓은 표면 영역에 걸쳐 재 설계되고 레이아웃될 수 있다. PA의 전력-소비 증폭기 스테이지에 의해 생성된 열은 반도체 내의 더 큰 영역에 퍼져 나갈 것이고, 이는 패키징된 디바이스와 모듈 금속 플레이트 사이의 PWB의 적층된 층의 열 임피던스를 감소시키는 것을 더 도울 것이다.

모듈 금속 플레이트(24-2)는, 열(33-6)을 베이스 플레이트(16-4)로 전달하는, 열 전달 바(33)로 열 흐름(33-3)을 채널링한다. 열 전달 바에 의해 캡처된 열의 대부분은 열 전달 바를 통해 열 흐름(33-6)으로 표시된 바와 같이 베이스 플레이트로 전달된다(도 33 참조). 모든 모듈 금속 플레이트들의 금속 연장부(24-3)의 하부 표면들은 열 전달 바들의 상부 표면들에 실질적으로 접촉한다. 외부 열 전달 바들의 하부 표면은 베이스 플레이트의 상부 표면에 접촉한다. 그러나, 적어도 하나의 중간 열 전달 바의 하부면은 열 전달 바의 하부면을 따라 노치가 형성된 적어도 하나의 위치를 가질 수 있다. 열 전달 바의 이 노치는 두 개의 외부 열 전달 바들 사이에서 적어도 하나의 선택된 PWB의 방해받지 않는 배치(unobscured placement)를 허용하도록 크기가 정해진다. 이 분배 보드는 선택된 PWB들 중 하나 일 수 있다. 이 선택된 PWB는 위상 어레이 내의 복수의 마스터 보드가 단일 분배 보드를 통해 함께 연결될 수 있게 한다.

마스터 보드상의 집적 회로 패키지들은 PWB를 통해 그들의 열을 수직으로 베이스 플레이트(16-4)로 전달한다. 예를 들어, 집적 회로(IC-2)의 열 흐름(33-4)은 마스터 보드의 회로 보드를 통해 베이스 플레이트(16-4)로 흐른다. 마스터 보드의 노출된 금속층은 베이스 플레이트와 직접 접촉할 수 있다. 마스터 보드에 의해 발생된 열이 PA들을 포함하는 모듈 회로 보드의 열보다 훨씬 적기 때문에 개스킷은 필요하지 않을 수 있다. 열 전달 바로부터의 열 흐름(33-6)은 열 흐름(33-5) 및 열 흐름(33-7)으로 분할된다. 열 흐름(33-5)은 베이스 플레이트에 의해 운반되고 나머지 핀들(16-5)(도시되지 않음)을 향해 이동하는 열 전달 바로부터의 측 방향 열 흐름을 도시한다.

위상 어레이의 일 실시 예는 구조 컴포넌트들을 형성하는 금속으로서 알루미늄을 사용한다: 모듈 금속 플레이트; 열 전달 바들; 베이스 플레이트; 핀들; 비용 및 무게를 줄이기 위한 보호 쉬라우드. 비록 다른 금속들이 본 발명의 주제의 대안적인 실시 예로서 적합하다. 큰 열 전도성을 갖는 금속의 예로는 구리, 은, 아연, 니켈, 철 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 금속 합금들이 시스템의 구성에 사용될 수 있다. 열을 충분히 운반하고, 구조적 무결성을 제공하며, 비용을 최소화하고, 위상 어레이의 무게를 최소화하기 위해, 금속 성분의 두께는 약 3000 ㎛이다. 중량이 문제가 되지 않으면 3000 ㎛ 이상의 두께가 사용될 수 있고, 3000 ㎛ 미만의 두께는 증가된 열 저항에서보다 적은 중량을 제공한다. 또한, 사용된 금속의 유형 및 각각의 금속 컴포넌트에 대해 사용되는 두께는 원하는 비용, 중량, 열 추출, 및 단위 강도를 달성하는 위상 어레이를 달성하기 위해 본 발명의 주제의 대안적인 실시 예로서, 각각, 독립적으로 선택 및 조정될 수 있다.

도 34a는 수직 화살표로 표시된 바와 같이 수직 배향(vertical orientation)으로 베이스 플레이트(16-4)에 연결된 핀들(fin)(16-5)을 나타내는 실시 예를 예시하는 조립된 위상 어레이의 배면도를 도시한다. 위상 어레이로부터의 열은 수직 핀들로 전달된다. 핀이 가열됨에 따라, 핀 사이의 공기가 가열되어 위쪽으로 흐른다. 그 다음, 공기는 위상 어레이의 상부로 빠져 나와 주위 대기로 열을 운반한다. 신선한 공기는 바닥으로부터 유입되어 위상 어레이로부터의 열을 연속적으로 운반한다. 도 34b는 수직 화살표에 대해 베이스 플레이트(16-4)에 연결된 핀들(16-5)의 배향이 수직으로부터 일정 각도로 회전되는 다른 실시 예를 예시하는 조립된 위상 어레이의 배면도를 도시한다. 핀들(16-5)은 수직 방향으로부터 복수의 각도들 중 어느 하나의 각도로 기울어 질 수 있다. 위상 어레이로부터의 열은 일정 각도로 기울어 진 핀들로 전달된다. 핀들이 가열됨에 따라, 핀들 사이의 공기가 가열되고 핀들 사이의 공기 흐름이 핀들과 더욱 접촉하게 되어, 핀과 공기 사이의 열 교환이 개선된다. 가열되는 공기는 위상 어레이의 우측을 빠져 나와 우측으로 이동하고 열을 주변 대기로 운반한다. 신선한 냉각기 공기는 핀들 사이의 위상 어레이의 좌측으로부터 인출되어 열 제거 과정을 계산한다. 우측으로부터 나가는 가열된 공기는 위상 어레이에 의해 발생된 열을 제거한다.

도 35는 모듈들, 마스터 보드 및 분배 보드를 도시하는 위상 어레이의 저면도를 도시한다. 4 개의 모듈 아웃라인들(24-2a, 24-2b, 24-2c, 24-2d)이 상부를 따라 예시되어 있다. 각 모듈은 커넥터(도시 생략)에 의해 마스터 보드에 연결된다. 마스터 보드(28-1)는, 개구부(28-3)와, 마스터 보드와 분배 보드(35-1)를 결합하는 커넥터를 갖는다. 마스터 보드(28-1)는 개구부(28-3)에 의해 2 개의 긴 회로 보드로 분리되지만, 회로 보드(35-2)의 공통 부분에 의해 단일 유닛으로서 함께 연결된다. 긴 회로 보드 상에 형성된 트레이스들의 전기적 특성들은 보드가 동시에 단일 유닛으로 제조되기 때문에 유사할 것이다. 2 개의 모듈들(24-2a 및 24-2b)은 컴포넌트 모듈(24-1)의 하나의 인스턴스를 형성한다. 컴포넌트 모듈(24-1)의 제2 인스턴스는 모듈들(24-2c 및 24-2d)에 의해 형성된다. 모듈은 나란하게 위치될 때 함께 맞도록 형상화된다. 위상 어레이는 각 열에서 더 많은 모듈을 추가하고 마스터 보드를 상향/하향으로, 각각, 대응하게 연장시킴으로써 양/음 Y 방향으로 크기를 증가시킬 수 있음을 주목한다. 유사하게, 원한다면, 더 많은 열의 모듈을 추가하고 마스터 보드를 우측/좌측으로 연장시키고 마스터 보드에 추가의 컷아웃을 포함시킴으로써, 위상 어레이를 X 방향으로 증가시킬 수 있다.

도 36은 회로 보드(35-2)의 공통 부분이 제거된 마스터 보드(36-2)를 나타낸다. 회로 보드는 먼 단부(도시 생략)에서 공통 부분에 의해 연결될 수 있다. 이 경우, 긴 회로 보드 상에 형성된 트레이스들의 전기적 특성들은 보드가 단일 유닛으로서 제조되기 때문에 유사할 것이다. 그러나, 다른 실시 예는 분배 보드(35-1)의 상부를 따라 4 개의 분리된 마스터 보드 및 분배 보드의 하부를 따라 4 개의 분리된 마스터 보드를 허용할 것이다. 이 경우 각 마스터 보드는 자체의 커넥터에 의해 분배 보드에 연결될 것이다.

비록 도시되지는 않았지만, 도 32의 위상 어레이는 레이돔으로 커버될 수 있다. 레이돔은 외기 환경에서의 기상 조건들에 대한 장벽으로 작용하면서 RF 에너지의 통과를 허용하는 차폐물이다. 레이돔은 베이스 플레이트에 부착되어 안테나들, 모듈 금속 플레이트 및 열 전달 바들을 포함하는 밀폐 볼륨을 형성한다. 캐비티들은 위상 어레이 내에 형성될 수 있고, 이들 캐비티는 위상 어레이를 동작시키는데 필요한 나머지 전자 장치로 채워질 수 있다. 따라서, 위상 어레이 내의 전자 장치들은 위상 어레이의 밀폐된 볼륨 내에 있다. 레이돔 내의 밀폐된 볼륨은 거친 기상 조건들로부터 모든 전자 장치들을 보호하지만 또한 밀폐된 용기를 형성한다. 밀폐된 볼륨은 대류 열을 사용하여 밀폐된 전자 장치에 의해 발생된 열을 외부 환경과 효과적으로 교환하는 것을 방지한다. 이 밀폐된 섹션 내의 전자 장치에 의해 발생된 열은 대신 위상 어레이의 금속 구조 컴포넌트에 의해 형성된 전도성 열 흐름의 사용에 의해 제거된다. 금속 구조 컴포넌트들은 개별 부분들로 구성될 수 있으며, 이들 개별 부분들은 접착, 용접, 리벳팅, 스웨이징 또는 너트 및 볼트의 사용에 의해 함께 유지될 수 있다. 스웨이징(swaging)은 슬롯-페그 시스템(slot-peg system)으로, 페그와 슬롯이 함께 결합되고 함께 끼워 맞추는 2 개의 부분을 함께 끼워 맞춘다. 금속 구조 컴포넌트들의 완성된 구조는 열을 전기 컴포넌트로부터 위상 어레이의 외부 핀으로 전달하는 금속 뼈대를 형성한다. 또 다른 실시 예에서, 금속 구조 컴포넌트들의 일부 또는 전부는 시스템에서 단일 연속 단위로 구성될 수 있고; 이로써 금속 간 인터페이스가 제거된다. 금속 대 금속 인터페이스는 전체 표면적을 따라 균일한 접촉을 형성하지 않을 수 있다. 이것은 인터페이스에서 공기 갭의 섬들을 형성시킬 수 있다. 이러한 공기 갭들은 인터페이스를 가로 지르는 열 흐름을 감소시킨다. 이들 금속 대 금속 인터페이스들을 제거하면 공기 갭들이 제거되고 시스템 내의 열 전달이 향상된다.

열 파이프들은 또한 PA 및 위상 어레이의 전자 컴포넌트에 의해 발생된 열을 운반하기 위해 금속 지지부들에 장착될 수 있다. 열 파이프들은 금속 지지부들로부터 열을 흡수하여 밀폐된 용기(sealed container) 내의 액체를 증발시키고 밀폐된 용기의 다른 단부에서 액체로 다시 응축하여 공정에서 열을 방출한다. 예를 들어, 열 파이프는 시스템의 밀폐된 부분 내에서 모듈 금속 플레이트(24-2)와 접촉할 수 있다. 열 파이프의 밀폐된 용기의 타 단부는 주위 환경으로 열을 방출하기 위해 밀폐된 시스템 외부로 연장될 수 있다. 열 파이프는 밀폐된 시스템의 임의의 내부 지점들과 사이에 높은 열 전도성 경로를 주위 환경 내의 임의의 외부 지점으로 제공할 것이다.

열 파이프들은 또한 핀들(16-5)에 부착된 베이스 플레이트(16-4)의 측면에 장착될 수 있다. 열 파이프는 베이스 플레이트를 따라 열의 측면 전도를 도울 것이다. 열 파이프는 또한 핀들(열 파이프에 맞춘 핀들에서의 슬롯) 및 베이스 플레이트와 동시에 직접 접촉할 수 있다. 베이스 플레이트로부터의 열은 동시에 측 방향으로 그리고 핀들로 더 쉽게 퍼질 수 있다. 이러한 열 파이프 구성은 넓은 영역에 걸쳐 열을 방출하기 위해 베이스 플레이트의 폭을 연장시키는데 사용될 수 있다. 열 파이프는 주위 환경 내의 시스템의 임의의 2 개의 외부 지점 사이에 높은 열 전도성 경로를 제공할 것이다.

다른 실시 예들은 다음의 청구 범위 내에 있다. 예를 들어, 마이크로 프로세서, DSP와 같은 임의의 전력 방출 집적 회로 컴포넌트들은 모듈 접지 플레이트 기술을 이용하여 PWB상의 컴포넌트 마운트들로부터 열을 밖으로 보낼 수 있다. 또한, 네트워크 및 휴대형 시스템은 시분할 다중 접속(TDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 초 광대역(UWB), 와이파이(Wi-Fi), 와이기그(WiGig), 블루투스 등과 같은 통신 기술들을 사용하여 무선으로 정보를 교환할 수 있다. 통신 네트워크는 전화 네트워크, IP(인터넷 프로토콜) 네트워크, 로컬 영역 네트워크(LAN), 애드 혹 네트워크, 로컬 라우터 및 다른 휴대용 시스템을 포함할 수 있다.

Claims (33)

1. 안테나 시스템으로서,
   복수의 안테나 모듈들;
   열 전도성 지지 플레이트(thermally conductive support plate); 및
   상기 지지 플레이트 상의 마스터 보드 - 상기 마스터 보드는 상기 복수의 안테나 모듈들에 신호들을 라우팅하기 위한 신호 경로들을 포함하고 복수의 I/O 커넥터들을 포함함 - 를 포함하고, 상기 복수의 안테나 모듈들 중 안테나 모듈들은 상기 마스터 보드에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 안테나 모듈들의 각각의 안테나 모듈은:
   정면 및 후면을 갖는 열 전도성 베이스 플레이트(thermally conductive base plate);
   복수의 열 전도성 스탠드오프들(standoffs);
   상기 베이스 플레이트의 정면으로부터 연장되어 배치되는 안테나 소자;
   정면 및 후면을 가지고 회로 보드의 후면에 접지면(ground plane)을 포함하는 회로 보드 - 상기 회로 보드의 접지면은 상기 베이스 플레이트의 후면과 인접하여 열 접촉함 - ;
   상기 회로 보드 상에 장착된 복수의 전기 컴포넌트들 - 상기 복수의 전기 컴포넌트들은 상기 마스터 보드 상의 복수의 I/O 커넥터들의 대응하는 I/O 커넥터와 결합하여 상기 회로 보드를 상기 마스터 보드에 전기적으로 연결하는 I/O 커넥터를 포함함 - ; 및
   상기 베이스 플레이트와 열 접촉하는 전력 증폭기를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 송신 신호로 안테나 엘리먼트를 구동하고,
   상기 복수의 안테나 모듈들의 각각의 안테나 모듈의 상기 열 전도성 스탠드오프들은 상기 안테나 모듈의 베이스 플레이트를 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결하는 안테나 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 베이스 플레이트 상에 직접 장착되는 안테나 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 회로 보드 상에 장착되는 안테나 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 모듈들은 서로 동일한 안테나 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 모듈들의 각각의 안테나 모듈은 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 플레이트 및 상기 복수의 안테나 모듈들 중 안테나 모듈들의 베이스 플레이트들은 금속으로 구성되는 안테나 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 상기 스탠드오프들이 통과하여 상기 복수의 안테나 모듈들의 베이스 플레이트들을 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결시키는 복수의 구멍을 갖는 안테나 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 수동 전기 컴포넌트들만을 포함하는 안테나 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 모듈들 및 상기 마스터 보드를 덮고 보호하는 RF 투명 레이돔(RF transparent radome)을 더 포함하는 안테나 시스템.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결된 히트 싱크 어셈블리(heat sink assembly)를 더 포함하고, 상기 히트 싱크 어셈블리는 상기 복수의 안테나 모듈들 내에서 상기 회로 보드들에 의해 생성된 열을 방출시키는 안테나 시스템.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 히트 싱크 어셈블리는 대류 열 방출을 위한 복수의 금속 핀들을 포함하는 안테나 시스템.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 마스터 보드 상의 상기 신호 경로들은 상기 복수의 안테나 모듈들의 각각의 안테나 모듈에서 상기 회로 보드들로 IF 및 국부 발진기 신호들(local oscillator signals)을 라우팅하기 위한 것인 안테나 시스템.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 모듈들의 각각의 안테나 모듈에서의 상기 회로 보드는 인쇄된 배선 보드(printed wire board)인 안테나 시스템.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 인쇄된 배선 보드인 안테나 시스템.
15. 안테나 시스템으로서,
    안테나 모듈은:
    정면 및 후면을 갖는 열 전도성 베이스 플레이트;
    복수의 열 전도성 스탠드오프들(standoffs);
    상기 베이스 플레이트의 정면으로부터 연장되어 배치되는 안테나 소자;
    정면 및 후면을 가지고 회로 보드의 후면에 접지면(ground plane)을 포함하는 회로 보드 - 상기 회로 보드의 접지면은 상기 베이스 플레이트의 후면과 인접하여 열 접촉함 - ;
    상기 회로 보드 상에 장착된 복수의 전기 컴포넌트들 - 상기 복수의 전기 컴포넌트들은 I/O 커넥터를 포함함 - ; 및
    상기 베이스 플레이트와 열 접촉하는 전력 증폭기를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 송신 신호로 안테나 엘리먼트를 구동하고,
    상기 안테나 시스템은:
    정면 및 후면을 가지는 열 전도성 지지 플레이트 - 상기 지지 플레이트의 정면은 상기 베이스 플레이트의 정면과 분리되고, 평행하고, 대면하고, 상기 회로 보드는 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 플레이트 사이에 위치함 - ; 및
    회로 보드 상에 상기 I/O 커넥터와 결합하여 상기 회로 보드를 마스터 보드에 전기적으로 연결하는 I/O 커넥터를 포함하는 마스터 보드 - 상기 마스터 보드는 상기 회로 보드와 상기 지지 플레이트의 정면 사이에 위치되고, 상기 마스터 보드는 신호들을 상기 회로 보드로 라우팅하기 위한 신호 경로들을 포함하고, 상기 복수의 열 전도성 스탠드오프들은 상기 베이스 플레이트를 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결함 - 를 더 포함하는 안테나 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 베이스 플레이트 상에 직접 장착되는 안테나 시스템.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 회로 보드 상에 장착되는 안테나 시스템.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트 및 상기 지지 플레이트는 금속으로 구성되는 안테나 시스템.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결된 히트 싱크 어셈블리(heat sink assembly)를 더 포함하고, 상기 히트 싱크 어셈블리는 상기 회로 보드에 의해 생성된 열을 방출시키는 안테나 시스템.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 히트 싱크 어셈블리는 대류 열 방출을 위한 복수의 금속 핀들을 포함하는 안테나 시스템.
21. 제 15 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 상기 복수의 스탠드오프들이 통과하여 상기 베이스 플레이트를 상기 지지 플레이트에 열적으로 연결시키는 복수의 구멍들을 갖는 안테나 시스템.
22. 제 15 항에 있어서, 상기 회로 보드의 후면(back surface)과 상기 베이스 플레이트의 후면(back surface) 사이에 샌드위치된 열 전도 물질(heat conducting material)을 더 포함하는 안테나 시스템.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 열 전도 물질은 열 전도성 개스킷인 안테나 시스템.
24. 제 15 항에 있어서, 상기 마스터 보드 상의 상기 신호 경로들은 IF 및 국부 발진기 신호들을 상기 회로 보드로 라우팅하기 위한 것인 안테나 시스템.
25. 제 15 항에 있어서, 상기 안테나 모듈과 상기 마스터 보드를 덮고 보호하는 RF 투명 레이돔을 더 포함하는 안테나 시스템.
26. 제 15 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 수동 전기 컴포넌트들만을 포함하는 안테나 시스템.
27. 제 15 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 상기 지지 플레이트 상에 장착되는 안테나 시스템.
28. 제 15 항에 있어서, 상기 회로 보드는 인쇄된 배선 보드인 안테나 시스템.
29. 제 15 항에 있어서, 상기 마스터 보드는 인쇄된 배선 보드인 안테나 시스템.
30. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 안테나 모듈은 도그렉(dogleg)을 형성하기 위해 상기 스탠드오프와 결합하는 풋(foot)을 더 포함하는 안테나 시스템.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 풋은 상기 안테나 모듈을 장착하는데 사용되는 구멍들을 포함하는 안테나 시스템.
32. 제 30 항에 있어서, 상기 도그렉은 평평한 금속 시트를 구부림으로써 형성되는 안테나 시스템.
33. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈과 접촉하는 열 파이프(heat pipe)를 더 포함하고, 상기 열 파이프는 열을 흡수하고, 상기 흡수된 열은 밀폐된 용기(sealed container) 내의 액체를 증발시키고, 상기 증발시킨 증기는 상기 밀폐된 용기의 다른 단부에서 응축되고, 상기 응축의 결과로서 열이 방출되는 안테나 시스템.