KR102634559B1 - Ｔｒｍ ＆ 방열판 일체형 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우주 잔해물을 감시하는 레이다 시스템에서 안테나를 통해 정보를 송수신하는 TRM과 수냉식 구조로 구성되어 TRM을 냉각시키는 방열부가 일체로 형성되어 TRM의 높이와 중량을 감소시키고 방열 효율이 향상되며 가공비용과 조립공수를 절감할 수 있는 TRM & 방열판 일체형 구조에 관한 것으로,
냉각수 입구와 냉각수 출구를 연결하는 지그재그 형태의 유로가 형성된 방열판; 및 안테나에 연결되며 방열판에 접합되어 일체화되는 TRM;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

ＴＲＭ ＆ 방열판 일체형 구조{ONE BODY STRUCTURE FOR TRM AND HEAT SINK }

본 발명은 TRM & 방열판 일체형 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우주 잔해물을 감시하는 레이다 시스템에서 안테나를 통해 정보를 송수신하는 TRM(Transfer and Receive Module)과 수냉식 구조로 구성되어 TRM을 냉각시키는 방열부가 일체로 형성되어 TRM의 높이와 중량을 감소시키고 방열 효율이 향상되며 가공비용과 조립공수를 절감할 수 있는 TRM & 방열판 일체형 구조에 관한 것이다.

현재 우주 궤도상에는 인공위성을 비롯하여 다양한 형태의 구조물이 배치되어 있으며, 이들 우주 구조물은 충돌 또는 고장으로 인해 다양한 형태의 잔여물을 생성하게 되고, 이들 우주 잔해물이 지구로 낙하하게 되면 고속으로 인한 피해를 유발하게 된다. 따라서, 이들 우주 잔해물을 레이다로 감시하여 낙하 위치 등을 계산하는 일은 매우 중요하다.

통상적인 우주 잔해물 감시 레이다 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나를 이용하여 신호를 송수신함으로써 우주 잔해물을 감지하는 레이돔(1)과, 전원 공급을 위한 첨탑(5)과, 레이돔(1)을 보호하기 위한 보호망(2)과, 레이돔을 냉각시시키 위한 냉각수를 생산하는 냉각장치(3)와, 각종 제어장치가 설치된 쉘터(4)를 포함하고 있다.

그리고 레이돔(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나와 송수신모듈(TRM)이 일체로 구성된 안테나 시스템(10)과, 안테나를 통해 신호를 송수신하며 수신된 신호를 처리하는 디지털 송수신기 및 신호처리기(20)와, 전원을 공급하기 위한 전원공급기(30)를 포함하고 있다.

이때, TRM(송수신모듈)은 다양한 전자부품이 구비되어 있고, 이들의 동작에 따라 열이 발생하게 되므로, 냉각장치(3)로부터 공급되는 냉각수를 이용하여 TRM을 냉각시키고 있다.

그러나, 종래의 TRM은 별도로 구성된 방열장치를 사용하거나 독립된 구조의 방열판에 부착하여 사용하고 있으며, 이로 인해 TRM 복합체의 크기가 커지고 중량이 증가하게 되는 문제점이 있다.

한편, 공개특허 제10-2015-0025820호에는 실리콘 관통비아가 각각 형성된 제1 실리콘기판, 제2 실리콘기판, 제3 실리콘기판 및 제4 실리콘기판을 포함하고, 상기 제1 실리콘기판, 제2 실리콘기판, 제3 실리콘기판 및 제4 실리콘기판은 순서적으로 적층되어 상기 실리콘 관통비아를 통해 서로 전기적으로 연결되고, 상기 제2 실리콘기판 및 제4 실리콘기판에는 레이더용 송수신모듈의 소자들이 플립칩 본딩을 통해 배치되며, 상기 제1 실리콘기판 및 상기 제3 실리콘기판 각각은 상기 레이더용 송수신모듈의 소자의 배치 공간를 확보하기 위해 형성되는 관통형 캐버티를 구비하며, 부품의 집적화 및 경량화를 향상시킬 수 있고, 기계적 변형에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 레이더 송수신모듈을 위한 반도체 패키지 및 그 제조방법이 제안 및 개시되어 있고,

등록특허 제10-1879404호에는 체 탐지를 위한 장거리 레이더 송출신호를 송신하고, 상기 송신된 송출신호가 외부로부터 반사되어 수신되는 수신신호를 수신하며, 상기 송출신호의 방사 면적 조절이 가능한 안테나부 및 상기 송출신호 또는 수신신호의 운용을 위한 송수신 제어신호를 상기 안테나부에 전달하는 송수신 제어부를 제공함으로써 안테나사이즈의 대형화로 인한 수송 문제를 해결하는 장거리 레이더 장치 및 이의 안테나 구조와 방열 장치가 제안 및 개시되어 있으며,

공개특허 제10-2020-0047850호에는 판과 상기 기판 상에 적층되는 회로들을 구비하는 송수신 모듈과, 상기 송수신 모듈에 연결되는 안테나와, 상기 송수신 모듈과 상기 안테나 사이에 배치되고, 상기 송수신 모듈을 냉각하는 냉각 모듈을 포함한다. 상기 냉각 모듈은 상기 안테나 및 상기 통신 모듈을 연결하는 터미널을 실장하는 터미널 불렛 소켓과, 상기 터미널 불렛 소켓을 둘러싸는 방열 블록과, 상기 방열 블록의 양측 또는 일측에 배치되고, 상기 기판에 접촉되어 판상 모양을 갖는 히터 파이프를 포함하며, 시스템의 크기 또는 면적의 증가를 최소화하고, 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 레이더 시스템이 제안 및 개시되어 있고,

공개특허 제10-2021-0089322호에는 바둑판형태로 배치되고, 레이더신호를 송수신하는 복수개의 송수신모듈; 복수개의 송수신모듈과 개별적으로 맞대응되도록 배치된 복수개의 열전소자; 복수개의 열전소자를 배치구조에 따라서 그룹핑하고, 그룹핑 영역에 대응하는 송수신모듈의 발생 온도 감지를 위해 설치되고 있는 복수개의 온도센서; 및 송수신모듈의 출력레벨과 그룹핑 영역의 감지온도를 모니터링하고, 설정된 허용온도범위에서 송수신모듈의 온도가 유지되도록 복수개의 열전소자의 동작을 제어하는 신호처리모듈을 포함하며, 열전소자를 이용하여 레이더 송수신시스템의 온도를 제어하고 다수의 송수신모듈 간의 온도 편차를 최소화할 수 있는 열전소자를 이용한 레이더 송수신시스템의 열제어장치가 제안 및 개시되어 있다.

공개특허공보 제10-2015-0025820호 등록특허공보 제10-1879404호 공개특허공보 제10-2020-0047850호 공개특허공보 제10-2021-0089322호

본 발명은 상술한 문제점들을 해소 및 이를 감안하여 안출한 것으로서, 우주 잔해물을 감시하는 레이다 시스템에서 안테나를 통해 정보를 송수신하는 TRM과 수냉식 구조로 구성되어 TRM을 냉각시키는 방열부가 일체로 형성되어 TRM의 높이와 중량을 감소시키고 방열 효율이 향상되며 가공비용과 조립공수를 절감할 수 있는 TRM & 방열판 일체형 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조는 레이다용 안테나 시스템에서 안테나에 연결된 송수신모듈(TRM)과 수냉식 구조로 구성되어 송수신모듈을 냉각시키는 방열부가 일체로 구성된 것으로, 냉각수 입구와 냉각수 출구를 연결하는 지그재그 형태의 유로가 형성된 방열판; 안테나에 연결되며 방열판에 접합되어 일체화되는 TRM;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다..

여기에서, TRM은 방열판의 상면에 브레이징 접합되며 길이 방향을 따라 복수의 구역으로 구획되는 몸체와, 송수신회로가 형성되고 하나 이상의 트랜지스터가 장착되어 몸체의 각 구역에 수납되는 PCB와, 몸체의 상부에 착탈 가능하게 결합되어 몸체의 각 구역을 각각 독립적으로 차단하는 덮개를 포함할 수 있다.

여기에서, 방열판은 길이 방향 일측에 냉각수 입구와 출구가 각각 구비되고, 상면에 냉각수가 유동하는 유로가 형성될 수 있다.

여기에서, TRM 복합체는 안테나에 케이블로 연결되어 레이다용 안테나 시스템을 구성할 수 있다.

여기에서, 안테나는 4×4 구조로 배열되고, 4개의 안테나가 하나의 TRM에 연결될 수 있다.

여기에서, 레이다용 안테나 시스템은 전파를 송수신하기 위한 안테나와, 케이블을 통해 안테나에 연결되는 TRM 복합체와, 냉각수를 TRM 복합체에 공급하거나 회수하기 위한 공급헤더 및 회수헤더와, TRM 복합체에 케이블로 연결되는 신호처리기와, 안테나와 TRM 복합체 사이의 간격을 유지하도록 안테나의 하부와 TRM 복합체의 상부를 연결하며 TRM 복합체의 길이 방향 양측에 구비되는 상부브래킷과, TRM 복합체와 신호처리기 사이의 간격을 유지하도록 TRM 복합체의 하부와 신호처리기를 연결하며 TRM 복합체의 길이 방향 양측에 각각 구비되는 하부브래킷을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기에서, 레이다용 안테나 시스템은 종횡으로 연속 배열되어 우주 잔해물을 감시하는 레이다 시스템의 레이돔을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조는 안테나의 신호를 송수신하는 TRM과 수냉식 구조의 방열판이 일체로 구성됨에 따라 전체적인 높이와 중량이 감소하는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, TRM이 일체형 구조로 형성됨에 따라 방열판의 유로를 막아주는 방열판 커버를 생략할 수 있게 되어 전체적인 높이가 감소되고 TRM의 가공 비용이 감소됨은 물론 단위 TRM을 연결하는 작업이 생략되어 작업 공수가 감소하는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면, TRM 복합체를 안테나에 연결하여 안테나 시스템을 구성하고 안테나 시스템을 종횡으로 연결하여 우주 잔해물을 감시하기 위한 레이돔을 구성하는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 통상적인 우주 잔해물 감시 레이다 시스템이 도시된 개념도이다.
도 2는 우주 잔해물 감시 레이다 시스템의 레이돔이 도시된 구성도이다.
도 3은 레이다용 안테나 시스템이 도시된 구성도이다.
도 4는 레이다용 안테나 시스템의 일부가 도시된 사시도이다.
도 5는 레이다용 안테나 시스템의 일부를 나타낸 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조가 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조가 도시된 분해사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 고안의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

첨부도면의 도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조가 적용된 우주 잔해물 감시 레이다 시스템을 설명하기 위한 도면들이고, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조를 설명하기 위한 도면들이다.

본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조는 레이다용 안테나 시스템에서 안테나에 연결된 송수신모듈(TRM)과 수냉식 구조로 구성되어 송수신모듈을 냉각시키는 방열부가 일체로 구성된 것으로, 우주 잔해물 감시 레이다 시스템의 레이돔을 형성하게 된다.

구체적으로, 본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조는 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각수 입구(14')와 냉각수 출구(13')를 연결하는 지그재그 형태의 유로가 형성된 방열판(121)과, 안테나에 연결되며 방열판(121)에 접합되어 일체화되는 TRM을 포함하여 이루어진다.

방열판(121)은, 도 7을 참조하면, 길이 방향 일측에 냉각수 입구(14')와 냉각수 출구(13')가 각각 구비된 것으로, 상면에 냉각수가 유동하는 유로(121')가 폭 방향으로 형성되어 TRM과 직교하게 형성된다.

따라서, 하부의 냉각수 입구(14')로 유입된 냉각수가 유로(121')를 따라 유동하면서 TRM과의 열교환을 통해 TRM을 냉각시킨 후 상부의 냉각수 출구(13')를 통해 빠져나가게 된다.

TRM은 도 7에 도시된 바와 같이, 방열판(121)의 상면에 브레이징 접합되며 길이 방향을 따라 4개의 구역으로 구획되는 몸체(122)와, 송수신회로가 형성되고 복수의 트랜지스터(125)가 장착되어 몸체(122)의 각 구역에 수납되는 PCB(124)와, 몸체(122)의 상부에 착탈 가능하게 결합되어 몸체(122)의 각 구역을 각각 독립적으로 차단하는 덮개(123)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라, TRM의 몸체(122)가 직접 방열판(121)의 상면에 밀착되어 유로(12')의 상부를 막아주게 되고, 이로 인해 방열판 커버를 생략하여 전체 높이와 중량을 줄일 수 있게 된다.

그리고 TRM의 몸체(122)가 일체형으로 구성됨에 따라 TRM을 연결할 필요가 없어지게 되고, 가공이 용이하고 조립 등에 따른 작업 공수가 줄어들게 된다.

이때, 안테나(11)는 4×4 구조로 배열되고, 4개의 안테나(11)가 하나의 TRM 복합체(12)에 연결되어, 4×4 구조의 안테나 시스템 단위체를 구성할 수 있다.

이러한 레이다용 안테나 시스템의 단위체(10)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 전파를 송수신하기 위한 안테나(11)와, 안테나 연결 케이블(12')을 통해 안테나에 연결되는 TRM 복합체(12)과, 냉각수를 TRM 복합체의 방열판(121)에 공급하거나 회수하기 위한 공급헤더(14) 및 회수헤더(13)와, TRM 복합체(12)에 신호처리기 케이블(18)로 연결되는 신호처리기(17)와, 안테나(11)와 TRM 복합체(12) 사이의 간격을 유지하도록 안테나(11)의 하부와 TRM 복합체(12)의 상부를 연결하며 TRM 복합체(12)의 길이 방향 양측에 구비되는 상부브래킷(15)과, TRM 복합체(12)와 신호처리기(17) 사이의 간격을 유지하도록 TRM 복합체(12)의 하부와 신호처리기를 연결하며 TRM 복합체(12)의 길이 방향 양측에 각각 구비되는 하부브래킷(16)을 포함하여 이루어질 수 있다.
케이블은 신호처리기 케이블(18)과 안테나 연결 케이블(12')로 구성되어, 도 5, 도 7을 참조하면, 신호처리기 케이블(18)은 몸체(122)를 길이 방향으로 관통하여 몸체(122) 상면에 형성된 케이블 연결소켓(122')에 연결되고, 안테나 연결 케이블(12')은 케이블 연결소켓(122')에 연결되어 안테나(11)와 연결되게 된다

미설명 부호 19는 안테나(11)의 신호를 처리하기 위한 PCB이다.

그리고 상기한 레이다용 안테나 시스템 단위체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이,종횡으로 연속 배열되어 안테나 및 TRM 구조체를 형성할 수 있다.

또, 도 2에 도시된 바와 같이 전원공급기(30) 및 디지털 송수신기 및 신호처리기(20)와 함께 우주 잔해물을 감시하는 레이다 시스템의 레이돔(1))을 형성할 수 있다.

이에 따라, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 TRM & 방열판 일체형 구조가 적용된 우주 잔해물 감시 레이다 시스템을 이용하여 우주 잔해물을 감시하는 것에 대하여 다음과 같이 설명한다.

첨탑(5)에서 공급된 전류가 레이돔의 전원공급기(30)를 통해 디지털 송수신기 및 신호처리기(20)와 안테나 및 TRM 구조체를 구성하는 각각의 레이다용 안테나 시스템 단위체(10)에 공급된다.

이와 동시에 첨탑(5)에서 냉각장치(3)로 공급된 전류에 의해 냉각수가 물이 냉각된 후 공급헤더(14)를 통해 TRM 복합체(12)의 공급헤더(14)로 공급된다.

공급헤더(14)의 냉각수는 방열판(121)의 일측에 구비도된 냉각수 입구(14')를 통해 방열판(121)으로 유입된 후 유로(121')를 따라 흐르면서 TRM의 열을 흡수한 후, 냉각수 출구(13')와 회수헤더(13)를 거쳐 냉각장치(30)로 회수된다.

따라서, TRM의 전자부품에서 발생한 열이 충분히 방열되어 TRM의 PCB(124)에 구비된 부품이 과열되지 않고 안정적으로 동작한다.

TRM의 PCB(124)는 송수신회로를 이용하여 안테나(11)에 신호를 전송하거나 안테나(11)에 감지된 우주 잔해물 등의 신호를 수신한 후 케이블(18)을 통해 신호처리기(17)에 전송하며, 우주 잔해물 감시 레이더 시스템의 디지털 송수신기 및 신호처리기(20)으로 신호를 전송하게 된다.

따라서, 레이돔을 이용하여 우주로부터 낙하하는 잔해물을 광범위하게 감시할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.

1 : 레이돔 10 : 레이다용 안테나 시스템(단위체)
11 : 안테나 12 : TRM 복합체
12' : 케이블 121 : 방열판
121' : 유로 122 : 바디
123 : 덮개 124 : PCB
125 : 트랜지스터 13 : 회수헤더
13' : 냉각수 출구 14 : 공급헤더
14' : 냉각수 입구 15 : 상부브래킷
16 : 하부브래킷 17 : 신호처리기
18 : 케이블 19 : PCB
20 : 디지털 송수신기 및 신호처리기 30 : 전원공급기
2 : 보호망 3 : 냉각장치
4 : 쉘터 5 : 첨탑

Claims (7)

1. 레이다용 안테나 시스템에서 안테나에 연결된 송수신모듈(TRM)과 수냉식 구조로 구성되어 송수신모듈을 냉각시키는 방열부가 일체로 구성되도록,
   냉각수 입구와 냉각수 출구를 연결하는 지그재그 형태의 유로가 형성된 방열판; 및 안테나에 연결되며 방열판에 접합되어 일체화되는 TRM;을 포함하는 TRM 복합체에 연결되는 TRM & 방열판 일체형 구조로서,
   레이다용 안테나 시스템은 종횡으로 연속 배열되어 우주 잔해물을 감시하는 레이다 시스템의 레이돔을 형성하도록, TRM은 안테나와 신호처리기에 각각 케이블로 연결되어 레이다용 안테나 시스템을 구성하되, 안테나는 4×4 구조로 배열되고, 4개의 안테나가 하나의 TRM 복합체에 연결되고,
   레이다용 안테나 시스템은 전파를 송수신하기 위한 안테나와, 안테나 연결 케이블을 통해 안테나에 연결되는 TRM 복합체와, 냉각수를 TRM 복합체에 공급하거나 회수하기 위한 공급헤더 및 회수헤더와, TRM 복합체에 신호처리기 케이블로 연결되는 신호처리기와, 안테나와 TRM 복합체 사이의 간격을 유지하도록 안테나의 하부와 TRM 복합체의 상부를 연결하며 TRM 복합체의 길이 방향 양측에 구비되는 상부브래킷과, TRM 복합체와 신호처리기 사이의 간격을 유지하도록 TRM 복합체의 하부와 신호처리기를 연결하며 TRM 복합체의 길이 방향 양측에 각각 구비되는 하부브래킷을 포함하여 이루어지되, 신호처리기 케이블(18)은 몸체(122)를 길이 방향으로 관통하여 몸체(122) 상면에 형성된 케이블 연결소켓(122')에 연결되고, 안테나 연결 케이블(12')은 케이블 연결소켓(122')에 연결되어 안테나(11)와 연결되고,
   TRM은 방열판의 상면에 브레이징 접합되며 길이 방향을 따라 복수의 구역으로 구획되는 몸체와, 송수신회로가 형성되고 하나 이상의 트랜지스터가 장착되어 몸체의 각 구역에 수납되는 PCB와, 몸체의 상부에 착탈 가능하게 결합되어 몸체의 각 구역을 각각 독립적으로 차단하는 덮개를 포함하고,
   방열판은 길이 방향 일측에 냉각수 입구와 출구가 각각 구비되고,
   상면에 냉각수가 유동하는 유로가 폭 방향으로 형성되어 TRM과 직교하게 형성되는 것을 특징으로 하는 TRM & 방열판 일체형 구조.
   
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