KR102658928B1 - 모드변환부 및 도파관 결합부를 포함하는 고출력 증폭기 - Google Patents

모드변환부 및 도파관 결합부를 포함하는 고출력 증폭기 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 개시된 내용은 내부의 PCB 결합기나 PCB 분배기를 소형 도파관 결합부나 도파관 분배부로 대체하여 유전체 손실을 최소화 하거나 제작편의성을 개선시키는 고출력 증폭기의 제공에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 고출력 증폭기는 내부공간이 형성되고 전방 및 후방에 상기 내부공간과 연결되는 전방 개구부 및 후방개구부가 각각 형성되는 케이스, 상기 내부공간의 후방에 형성되는 입력모드변환부, 상기 내부공간의 후방에서 상기 입력모드변환부와 연결되는 분배부, 상기 내부공간에서 입력모드변환부 또는 분배부와 연결되고 상기 입력모드변환부 또는 분배부 중 어느 하나로부터 인가된 신호를 증폭시키는 증폭부 및 상기 내부공간에 배치되어 상기 증폭부에서 전송되는 신호들을 결합시키는 결합부를 포함한다.

Description

모드변환부 및 도파관 결합부를 포함하는 고출력 증폭기{HIGH POWERED AMPLIFIER INCLUDING MODE CONVERTER AND WAVEGUIDE COMBINER}
본 명세서에 개시된 내용은 증폭기에 관한 것으로, 신호를 증폭시키는 고출력 증폭기에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 도파관 입력포트를 통해 RF입력신호가 인가되면 모드변환기를 통해 도파관(TE)모드에서 증폭이 가능한 동축(TEM)모드로 변환되고, 분배기를 통해 GaN증폭소자로 신호가 분배된다.
또한, GaN증폭소자로 분배되어 증폭된 신호는 연결용 PCB분배기와 모드변환기를 통해 도파관(TE)모드로 변경되고 도파관 결합기에서 신호 결합된 후 도파관 출력포트를 통해 출력된다.
하지만, 증폭 신호를 PCB 결합기를 통해 고출력을 얻는 방식이기 때문에, 초고주파 대역에서 높은 유전체 손실에 의해 발생된 삽입손실로 신호의 결합효율이 낮아지는 단점이 있다.
따라서, 고출력 증폭기의 용도에 따라 PCB 결합기 또는 PCB 분배기 대신에 도파관을 이용하여 제작되는 고출력 증폭기의 출력 손실 감소, 제작단가감소 또는 제작편의성 개선 중 어느 하나의 장점을 부각시키는 제품을 설계할 수 있다.
이와 관련되어 한국 등록특허공보 제10-1191764호는 도파관 대 마이크로스트립 모드 변환기 및 이를 구비한 전자파 수신 장치를 개시하고 있고, 한국 등록특허공보 제10-1728908호는 이중 신호면과 공통 접지면을 갖는 안티포달 핀라인 변환기 및 안티포달 핀라인 변환기를 이용한 공간 결합 전력 증폭기를 개시하고 있다.
그러나 기존 발명들은 PCB 결합기나 PCB 분배기를 대체하면서 유전체 손실을 최소화하고 신호의 결합효율을 개선시키는 기술은 개시하지 않고 있다.
내부의 PCB 결합기나 PCB 분배기를 소형 도파관 결합부나 도파관 분배부로 대체하여 유전체 손실을 최소화 하거나 제작편의성을 개선시키는 고출력 증폭기를 제공함에 있다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 고출력 증폭기는 내부공간이 형성되고 전방 및 후방에 상기 내부공간과 연결되는 전방 개구부 및 후방개구부가 각각 형성되는 케이스, 상기 내부공간의 후방에 형성되는 입력모드변환부, 상기 내부공간의 후방에서 상기 입력모드변환부와 연결되는 분배부, 상기 내부공간에서 입력모드변환부 또는 분배부와 연결되고 상기 입력모드변환부 또는 분배부 중 어느 하나로부터 인가된 신호를 증폭시키는 증폭부 및 상기 내부공간에 배치되어 상기 증폭부에서 전송되는 신호들을 결합시키는 결합부를 포함한다.
또한, 상기 증폭부는 상기 분배부를 통해 분배되는 신호들 각각과 연결되고, 서로 분리되도록 배치되는 증폭기들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고출력 증폭기는 상기 증폭부 및 결합부 사이에서 상기 증폭기들 각각과 연결되고, 서로 분리되도록 배치되는 모드변환기들을 구비하는 모드변환부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분배부는 상기 입력모드변환부로부터 인가받은 신호를 PCB를 통해 복수의 신호들로 분배하여 상기 증폭기들 각각에 분배하는 PCB분배기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력모드변환부는 상기 분배부에 형성된 매칭단자를 통해 분배되는 복수의 신호들 각각과 연결되고 상기 증폭기들 각각과 연결되는 입력모드변환기들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 고출력 증폭기는 PCB 분배기 또는 결합기를 대신하여 도파관 형태의 구조를 사용하기 때문에 신호의 유전손실이 최소화되는 장점이 있다.
아울러, 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 의한 고출력 증폭기의 블록도.
도 2는 도 1의 고출력 증폭기의 분해사시도.
도 3은 도 1의 고출력 증폭기의 일부를 나타내는 저면도.
도 4는 다른 실시예에 의한 고출력 증폭기의 블록도.
도 5 및 6은 또 다른 실시예에 의한 고출력 증폭기의 블록도 및 평면도.
도 7은 도 1의 고출력 증폭기와 도 5의 고출력 증폭기의 출력비교 이미지.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 고출력 증폭기의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다, 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 고출력 증폭기(100)는 케이스(200), 입력모드변환부(300), 분배부(400), 증폭부(500), 모드변환부(600) 및 결합부(700)를 포함한다.
케이스(200)는 본체(210), 도파관 커버(240) 및 증폭기 커버(260)를 포함한다.
케이스(200)는 육면체 형태로 형성되고, 후방의 개구부부터 전방의 개구부까지 입력통로, 분배공간, 증폭공간, 모드변환공간 및 결합공간이 내부에서 순서대로 연통되도록 형성된다.
본체(210)는 바디(205), 제1 후방일측벽(211), 제1 후방타측벽(212), 제1 중앙일측벽(213), 제1 중앙타측벽(214), 제1 전방일측벽(215), 제1 전방일측내벽(216), 제1 전방타측벽(217), 제1 전방타측내벽(218), 제1 도파관일측벽(219) 및 제1 도파관타측벽(220)을 포함한다.
본체(210)는 상부면의 일부분이 하부를 향해 함몰되어 상기 입력통로, 분배공간, 증폭공간, 모드변환공간 및 결합공간의 일부분이 형성되고, 도파관 커버(240)와 결합되면 상기 입력통로, 모드변환공간 및 결합공간이 완성된다.
바디(205)는 사각플레이트 형태로 형성되고, 코너쪽에 해당되는 상부면들 일부분이 상부를 향해 소정의 거리만큼 돌출되어 돌출부들이 형성되며, 상기 돌출부들은 도파관 커버(240)의 테두리와 밀착되어 도파관 커버(240)를 안정적으로 고정시킨다.
제1 후방일측벽(211)의 일단은 바디(205)의 후방쪽 중앙 상부에 위치하는 전후방으로 연장된 일부분이 상부를 향해 측벽 형태로 돌출되어 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 소정의 거리만큼 연장된 후 끝단이 타측을 향해 절곡된다.
제1 후방타측벽(212)의 일단은 제1 후방일측벽(211)에서 타측으로 소정 거리만큼 이격된 위치에 해당되는 전후방으로 연장된 일부분이 상부를 향해 측벽 형태로 돌출되어 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 연장된 후 끝단이 일측을 향해 절곡되어 제1 후방일측벽(211)의 타단 끝단과 이격된 상태로 배치된다.
제1 후방일측벽(211) 및 제1 후방타측벽(212) 사이에는 바디(205)의 후방 공간과 연결되는 하부입력통로(320)가 형성되고, 입력모드변환기(310)가 배치된다.
제1 중앙일측벽(213)의 일단은 제1 후방일측벽(211)의 타단 일측면에서 일측 및 전방으로 연장되어 분배공간(420)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 연장된 후 끝단 일부가 타측으로 절곡되어 증폭부(500)의 증폭공간(530)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성된다.
제1 중앙타측벽(214)의 일단은 제1 후방타측벽(212)의 타단 타측면에서 타측 및 전방으로 연장되어 분배공간(420)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 연장된 후 끝단 일부가 일측으로 절곡되어 증폭공간(530)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성된다.
제1 전방일측벽(215)의 일단은 제1 중앙일측벽(213)의 타단 끝단 전면에서 전방으로 연장되어 제1 하부모드변환공간(630)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 타측으로 절곡된 후 소정의 거리만큼 측벽 형태로 연장된다.
제1 전방일측내벽(216)의 일단은 제1 전방일측벽(215)의 일단과 타측으로 소정 거리만큼 이격된 위치에서 전방으로 연장되어 제1 하부모드변환공간(630)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성된다.
제1 전방일측내벽(216)의 타단은 일단에서 타측으로 절곡 및 연장되어 결합부(700)의 매칭단자(710)의 일측에 연결된다.
제1 전방타측벽(217)의 일단은 제1 중앙타측벽(214)의 타단 끝단 전면에서 전방으로 연장되어 제2 하부모드변환공간(640)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 일측으로 절곡된 후 소정의 거리만큼 측벽 형태로 연장된다.
제1 전방타측내벽(218)의 일단은 제1 전방타측벽(217)의 일단과 일측으로 소정의 거리만큼 이격된 위치에서 전방으로 연장되어 제2 하부모드변환공간(640)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성된다.
제1 전방타측내벽(218)의 타단은 일단에서 일측으로 절곡 및 연장되어 결합부(700)의 매칭단자(710)의 타측에 연결된다.
제1 도파관일측벽(219)의 일단은 바디(205)에서 상부로 돌출되고 전후방으로 연장된 측벽 형태로 형성되어 제1 전방일측벽(215)의 타단 전면에 연결되고, 타단은 일단에서 전방으로 소정의 거리만큼 연장된다.
제1 도파관타측벽(220)의 일단은 제1 도파관일측벽(219)의 일단 타측에 이격된 위치에서 제1 전방타측벽(217)의 타단 전면에 연결되고, 타단은 일단에서 전방을 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
제1 도파관일측벽(219) 및 제1 도파관타측벽(220)의 사이에는 결합부(700)의 하부결합공간(720)이 형성되고, 하부결합공간(720)은 바디(205)의 전방공간과 연결된다.
도파관 커버(240)는 상부바디(230), 제2 후방일측벽(241), 제2 후방타측벽(242), 제2 중앙일측벽(243), 제2 중앙타측벽(244), 제2 전방일측벽(245), 제2 전방일측내벽(246), 제2 전방타측벽(247), 제2 전방타측내벽(248), 제2 도파관일측벽(249) 및 제2 도파관타측벽(249a)을 포함한다.
도파관 커버(240)는 저면의 일부분이 상부로 함몰되어 상기 입력통로, 모드변환공간 및 결합공간의 일부분이 형성된 플레이트 형태로 형성되고, 본체(210)의 상부에 결합된 상태에서 상기 입력통로, 모드변환공간 및 결합공간이 완성된다.
상부바디(230)는 코너쪽에 해당되는 부분에 홈이 형성된 플레이트 형태로 형성되고, 바디(205)에 형성된 상기 돌출부들의 안쪽에 해당되는 위치에서 바디(205)의 상부에 결합된다.
제2 후방일측벽(241)의 일단은 상부바디(230)의 후방쪽 중앙 하부에 위치하는 전후방으로 연장된 저면 일부분이 측벽 형태로 하부를 향해 돌출되어 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 소정의 거리만큼 연장된 후 끝단이 타측을 향해 절곡된다.
제2 후방타측벽(242)의 일단은 제2 후방일측벽(241)의 일단에서 타측으로 이격된 위치에 해당되는 전후방으로 연장된 저면 일부분이 하부로 돌출되어 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 연장된 후 끝단이 일측을 향해 절곡 및 연장되어 제2 후방일측벽(241)의 타단 끝단과 연결된다.
제2 후방일측벽(241) 및 제2 후방타측벽(242)의 사이에는 상부바디(230)의 후방공간과 연결되는 상부입력통로(330)가 형성되고, 상부바디(230)가 바디(205)와 결합된 상태에서 제2 후방일측벽(241) 및 제2 후방타측벽(242)들 각각은 제1 후방일측벽(211) 및 제1 후방타측벽(212) 각각과 밀착된다.
제2 후방일측벽(241) 및 제2 후방타측벽(242)들 각각은 제1 후방일측벽(211) 및 제1 후방타측벽(212) 각각과 밀착된 상태에서 상부입력통로(330)는 하부입력통로(320)와 연결되어 상기 입력통로가 형성된다.
제2 중앙일측벽(243)의 일단은 제2 후방일측벽(241)의 타단 일측면에서 일측 및 전방으로 연장되어 상부바디(230)의 중앙에 형성된 중공(240a)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 연장된 후 끝단 일부가 타측으로 절곡되어 제2 전방일측벽(245)과 연결된다.
제2 중앙타측벽(244)의 일단은 제2 후방타측벽(242)의 타단 타측면에서 타측 및 전방으로 연장되어 중공(240a)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 전방으로 연장된 후 끝단 일부가 일측으로 절곡되어 제2 전방타측벽(247)의 타측면과 연결된다.
상부바디(230) 및 바디(205)가 결합된 상태에서, 제2 중앙일측벽(243) 및 제2 중앙타측벽(244)의 저면은 제1 중앙일측벽(213) 및 제1 중앙타측벽(214) 각각의 상부면과 밀착되고, 분배공간(420) 및 증폭공간(530)은 중공(240a)을 통해 상부로 개방된다.
제2 전방일측벽(245)의 일단은 제2 중앙일측벽(243)의 타단 끝단 전면에서 전방으로 연장되어 제1 상부모드변환공간(650)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 타측으로 절곡된 후 소정의 거리만큼 측벽 형태로 연장된다.
제2 전방일측내벽(246)의 일단은 제2 전방일측벽(245)의 일단과 타측으로 소정 거리만큼 이격된 위치에서 전방으로 연장되어 제1 상부모드변환공간(650)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성된다.
제2 전방타측벽(247)의 일단은 제2 중앙타측벽(244)의 타단 끝단 전면에서 전방으로 연장되어 제2 상부모드변환공간(660)의 타측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 일측으로 절곡된 후 소정의 거리만큼 일측으로 연장된다.
제2 전방타측내벽(248)의 일단은 제2 전방타측벽(247)의 일단과 일측으로 소정의 거리만큼 이격된 위치에서 전방으로 연장되어 제2 상부모드변환공간(660)의 일측을 둘러싸는 측벽 형태로 형성된다.
제2 전방타측내벽(248)의 타단은 일단에서 일측으로 절곡되고 소정의 거리만큼 일측을 향해 연장되어 결합부(700)에 포함되는 매칭단자(710)의 타측에 연결된다.
제2 전방일측내벽(246)의 타단 및 제2 전방타측내벽(248)의 타단 사이에는 매칭단자(710)의 형태와 동일한 형태의 매칭단자가 하부로 돌출되도록 형성되고, 도파관 커버(240)가 본체(210)와 결합된 상태에서 매칭단자(710)의 상부면과 밀착된다.
상부바디(230) 및 바디(205)가 서로 결합된 상태에서, 제2 전방일측벽(245), 제2 전방일측내벽(246), 제2 전방타측벽(247) 및 제2 전방타측내벽(248) 각각은 제1 전방일측벽(215), 제1 전방일측내벽(216), 제1 전방타측벽(217) 및 제1 전방타측내벽(218) 각각의 상부면과 밀착된다.
제2 도파관일측벽(249)의 일단은 상부바디(230)에서 하부로 돌출되고 전후방으로 연장된 측벽 형태로 형성되어 제2 전방일측벽(245)의 타단 전면에 연결되고, 타단은 일단에서 전방으로 소정의 거리만큼 연장된다.
제2 도파관타측벽(249a)의 일단은 제2 도파관일측벽(249)의 일단 타측에 이격된 위치에서 제2 전방타측벽(247)의 타단 전면에 연결되고, 타단은 일단에서 전방을 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
제2 도파관일측벽(249) 및 제2 도파관타측벽(249a)의 사이에는 결합부(700)의 상부결합공간(730)이 형성되고, 상부결합공간(730)은 상부바디(230)의 전방공간과 연결된다.
상부바디(230) 및 바디(205)가 결합된 상태에서 제2 도파관일측벽(249) 및 제2 도파관타측벽(249a) 각각의 저면은 제1 도파관일측벽(219) 및 제1 도파관타측벽(220) 각각의 상부면과 밀착되고, 하부결합공간(720) 및 상부결합공간(730)이 서로 연결되어 상기 결합공간이 형성된다.
증폭기 커버(260)는 사각 플레이트 형태로 형성되고, 테두리에 해당되는 저면 일부분이 중공(240a)의 주위에 해당되는 도파관 커버(240)의 상부면과 밀착되면서 도파관 커버(240)의 상부에 결합되어 분배공간(420), 증폭공간(530) 및 중공(240a)의 상부를 밀봉시킨다.
입력모드변환부(300)는 입력모드변환기(310), 하부입력통로(320) 및 상부입력통로(330)를 포함한다.
입력모드변환부(300)는 케이스(200)의 후방에 연결된 도파관 포트를 통해 RF입력신호를 수신하면 도파관(TE) 모드를 증폭이 가능한 동축(TEM)모드로 변환시킨다.
구체적으로, 입력모드변환기(310)의 일단은 계단 형태로 전방 및 상부를 향해 연장되고, 타단은 일단의 전면 중앙 일부분이 제1 후방일측벽(211) 및 제1 후방타측벽(212)의 타단 끝단들 사이의 공간을 지나 분배공간(420)으로 연장된다.
입력모드변환기(310)의 일단 저면은 하부입력통로(320)의 내부에서 바디(205)의 상부면에 면결합되고, 도파관 포트를 통해 수신되는 입력신호를 동축(TEM)모드로 변환시킨다.
분배부(400)는 PCB분배기(410) 및 분배공간(420)을 포함한다.
분배부(400)는 케이스(200)의 내부에서 입력모드변환부(300)의 전방에 형성되고, 입력모드변환부(300)에서 변환된 입력신호를 수신하여 증폭부(500)의 복수의 증폭기들로 입력신호를 분배한다.
구체적으로, PCB분배기(410)는 일측 또는 타측으로 연장되는 기판 형태로 형성되어 분배공간(420)에서 바디(205)의 상부면에 부착되고, 전방에 형성되는 증폭부(500)와 연결되어 상기 증폭기들에 동일한 신호를 분배 및 인가한다.
증폭부(500)는 제1 증폭기(510), 제2 증폭기(520) 및 증폭공간(530)을 포함한다.
증폭부(500)는 케이스(200)의 내부에서 분배공간(420)의 전방에 형성되고, 분배부(400)를 통해 인가받은 신호를 증폭시켜 모드변환부(600)로 증폭 신호를 전송한다.
제1 증폭기(510)는 GaN 증폭소자로 제작되고, 증폭공간(530)의 내부에서 일측에 배치되며, PCB분배기(410)에서 인가된 신호를 모드변환부(600)에 형성된 모드변환기에 전송한다.
제2 증폭기(520)는 GaN 증폭소자로 제작되고, 증폭공간(530)의 내부에서 타측에 배치되며, PCB분배기(410)에서 인가된 신호를 모드변환부(600)에 형성된 모드변환기에 전송한다.
모드변환부(600)는 제1 모드변환기(610), 제2 모드변환기(620), 제1 하부모드변환공간(630) 및 제2 하부모드변환공간(640)을 포함한다.
모드변환부(600)는 케이스(200)의 내부에서 증폭공간(530)의 전방에 형성되는 제1 및 제2 모드변환공간들에 형성되고, 고출력 증폭기(100)의 크기에 따라 제1 내지 제n 모드변환공간들로 확장하여 제작될 수 있다.
제1 모드변환기(610)의 일단은 제1 하부모드변환공간(630)의 내부에서 계단 형태로 후방을 향해 연장되고, 타단은 일단의 배면 중앙 일부분이 후방을 향해 돌출되어 제1 전방일측벽(215)의 일단 및 제1 전방일측내벽(216)의 일단 사이를 지나 증폭공간(530)의 제1 증폭기(510)와 연결된다.
제2 모드변환기(620)의 일단은 제2 하부모드변환공간(640)의 내부에서 계단 형태로 후방을 향해 연장되고, 타단은 일단의 배면 중앙 일부분이 후방을 향해 돌출되어 제1 전방타측벽(217)의 일단 및 제1 전방타측내벽(218)의 일단 사이를 지나 증폭공간(530)의 제2 증폭기(520)와 연결된다.
제1 및 제2 모드변환기(610, 620)로 각각 인가되는 증폭신호는 도파관(TE)모드로 변환되고, 제1 및 제2 하부모드변환공간(630, 640)을 지나 매칭단자(710)를 거쳐 하부결합공간(720)으로 이동된다.
모드변환부(600)는 제1 및 제2 모드변환공간들 외에 추가적으로 제3 내지 제n 모드변환공간들이 형성될 수 있고, 이 경우 제3 내지 제n 모드변환기들 각각을 제3 내지 제n 모드변환공간들로 부착시킬 수 있다.
결합부(700)는 매칭단자(710) 및 하부결합공간(720)을 포함한다.
결합부(700)는 도파관 결합부로서, 상기 모드변환공간들의 타측에 형성되고, 상기 제1 내지 제n 모드변환공간들에서 도파관(TE)모드로 변환된 증폭신호들을 결합시켜 고출력 신호를 생성한다.
구체적으로, 매칭단자(710)의 일단은 제1 및 제2 하부모드변환공간(630, 640)들이 연결되는 공간에서 전방으로 모서리가 돌출되는 상하부로 연장된 삼각기둥 형태로 형성된다.
매칭단자(710)의 타단은 일단의 전방에서 전방을 향해 소정의 거리만큼 연장되어 상하부로 연장된 사각기둥 형태로 형성되며, 제1 및 제2 모드변환기(610, 620)를 통해 변환된 증폭신호들은 매칭단자(710)에 의해 서로 결합된다.
서로 결합된 상기 증폭신호들은 하부결합공간(720) 및 상부결합공간(730)의 연결로 형성되는 결합공간을 통해 케이스(200)의 전방쪽 개구부를 지나 외부로 인가된다.
본 실시예에 따른 고출력 증폭기(120)는 분배부(350) 및 입력모드변환부(800)를 제외하면, 도 1 내지 4의 고출력 증폭기(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.
고출력 증폭기(120)는 분배부(350) 및 입력모드변환부(800)를 포함한다.
분배부(350)는 매칭단자를 포함하고, 케이스(200) 후방의 개구부를 통해 인가되는 입력신호를 분배하여 입력모드변환부(800)에 형성된 제1, 제2 내지 제n 입력모드변환기(810, 820 내지 820+n)들 각각에 인가한다.
고출력 증폭기(120)는 고출력 증폭기(100)에 형성된 분배부(400)가 형성된 분배공간(420)에 서로 분리된 복수의 입력통로들이 형성되고, 상기 입력통로들 각각에 입력모드변환기(310)들 각각이 배치된다.
분배부(350) 및 입력모드변환부(800)는 도 2에 개시되는 입력모드변환부(300) 및 분배부(400) 대신에 도파관 결합부(700) 및 모드변환부(600)가 증폭부(500)를 사이에 두고 서로 대칭되는 구조로 배치되도록 형성된다.
즉, 증폭부(500)의 후방에 증폭부(500)를 사이에 두고 모드변환부(600)와 대칭되게 형성되는 입력모드변환부(800)가 형성되고, 입력모드변환부(800)의 후방에는 증폭부(500)를 사이에 두고 도파관 결합부(700)와 대칭되게 형성되는 분배부(350)가 형성된다.
입력모드변환부(800)는 제1 입력모드변환기(810), 제2 입력모드변환기(820) 및 제3 내지 제n 입력모드변환기들을 포함한다.
제1, 제2 내지 제n 입력모드변환기(810, 820 ~ 820+n)들 각각은 케이스(200)의 내부에서 상기 입력통로와 연결되면서 서로 분리된 입력통로들 각각에 배치되고, 증폭공간(530) 내부에 배치되는 제1, 제2 내지 제n 증폭기(510, 520 ~ 520+n)들 각각과 연결된다.
일반적으로 유전손실은 신호전달에 사용되는 소재의 유전율과 주파수의 크기에 비례하는데, PCB분배기(410)를 사용하는 경우 동박의 전도손실과 PCB자체의 유전손실때문에 유전손실이 제1 입력모드변환기(810)보다 높게되고, 그에 따라 신호의 출력이 감소된다.
고출력 증폭기(100)에서 사용되는 PCB분배기(410)는 고출력의 입력신호가 인가되면 PCB의 유전손실때문에 결합부(700)에서 출력되는 신호의 손실이 발생되지만, 고출력 증폭기(120)는 PCB분배기(410) 대신에 제1, 제2 내지 제n 입력모드변환기(810, 820 ~ 820+n)들을 사용하므로, 결합부(700)에서 출력되는 신호의 손실이 감소된다.
제1, 제2 내지 제n 입력모드변환기(810, 820 ~ 820+n)들 각각은 도 2의 입력모드변환기(310)의 구조와 동일하도록 형성된다.
본 실시예에 따른 고출력 증폭기(140)는 케이스(201), 결합부(790) 및 모드변환부(795)가 배치되는 것을 제외하면, 도 1 내지 4의 고출력 증폭기(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.
도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 고출력 증폭기(140)는 케이스(201), 결합부(790) 및 모드변환부(795)를 포함한다.
케이스(201)는 본체(210)를 제외하면 도 2의 도파관 커버(240) 및 증폭기 커버(260)와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
결합부(790)는 PCB기판으로 제작된 PCB결합부로서, 제1, 제2 내지 제n 증폭기(510, 520 ~ 520+n)들과 연결되고, 제1, 제2 내지 제n 증폭기(510, 520 ~ 520+n)로부터 인가되는 증폭신호들을 결합시켜 모드변환부(795)로 전송한다.
결합부(790)는 케이스(200)의 내부에서 모드변환부(600)의 전방에 형성되는 결합공간에 형성되고, 도파관이 아닌 결합부(790)를 통해 증폭신호들이 결합되기 때문에 고출력 증폭기(100)에 비해 신호의 손실이 발생되지만, 제1 모드변환기(610)와 동일한 형태의 복수의 모드변환기들의 사용이 불필요하여 제조가 편리한 장점이 있다.
모드변환부(795)는 결합부(790)의 전방에 형성되는 출력공간에 형성되고, 도 2에 개시되는 제1 모드변환기(610)와 동일한 형태의 모드변환기가 배치되어 결합부(790)에 의해 결합된 증폭신호를 도파관(TE)모드로 변환시킨다.
도 7을 참조하면, 고출력 증폭기(100, 140)의 insertion loss 및 최종출력은 전자기장 시뮬레이션 소프트웨어(CST STUDIO SUITE)를 통해 측정된다.
전자기장 시뮬레이션 소프트웨어(CST STUDIO SUITE)은 전자기(EM) 구성요소 및 시스템을 설계, 해석, 최적화 하기 위한 고성능 프로그램으로, RF(Radio frequency)뿐만 아니라 휴대폰, 자동차, 항공우주, 국방, 전자전, 군함, 메모리, 반도체, 의료기기 등의 다양한 분야에서 활용된다.
고출력 증폭기(100, 140)들 각각의 insertion loss 및 최종출력을 전자기장 시뮬레이션 소프트웨어(CST STUDIO SUITE)를 통해 비교하면, 도 7(a)에서 고출력 증폭기(100)의 결합부(700)의 손실이 고출력 증폭기(140)의 결합부(790)에 의한 손실보다 낮은 것을 확인 할 수 있다.
또한, 도 7(b)를 참조하면, 고출력 증폭기(100)를 통해 결합부(700)에서 최종출력되는 값은 42.52dBm을 나타내고 있고, 고출력 증폭기(140)를 통해 모드변환부(795)에서 최종출력되는 값은 42.12dBm을 나타내고 있으므로, 최종출력 역시 결합부(790)의 손실에 영향을 받는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 고출력 증폭기(100)는 고출력 증폭기(140)에 비해 구조적으로 복잡하지만 최종출력되는 신호의 출력손실을 최소화 할 수 있고, 고출력 증폭기(140)는 손실이 어느정도 발생되지만 제조가 편리한 장점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 120, 140: 고출력 증폭기 200: 케이스
300: 입력모드변환부 400: 분배부
500: 증폭부 600: 모드변환부
700: 도파관 결합부

Claims (5)

  1. 내부공간이 형성되고 전방 및 후방에 상기 내부공간과 연결되는 전방 개구부 및 후방개구부가 각각 형성되는 케이스;
    상기 내부공간의 후방에 형성되는 입력모드변환부;
    상기 내부공간의 후방에서 상기 입력모드변환부와 연결되는 분배부;
    상기 내부공간에서 입력모드변환부 또는 분배부와 연결되고 상기 입력모드변환부 또는 분배부 중 어느 하나로부터 인가된 신호를 증폭시키는 증폭부;
    상기 내부공간에 배치되어 상기 증폭부에서 전송되는 신호들을 결합시키는 결합부; 및
    상기 증폭부 및 결합부 사이에서 증폭기들 각각과 연결되고, 서로 분리되도록 배치되는 모드변환기들을 구비하는 모드변환부;를 포함하고
    상기 증폭부는,
    상기 분배부를 통해 분배되는 신호들 각각과 연결되고, 서로 분리되도록 배치되는 증폭기들을 포함하고
    상기 분배부는,
    상기 입력모드변환부로부터 인가받은 신호를 PCB를 통해 복수의 신호들로 분배하여 상기 증폭기들 각각에 분배하는 PCB분배기를 포함하고
    상기 입력모드변환부는,
    상기 분배부에 형성된 매칭단자를 통해 분배되는 복수의 신호들 각각과 연결되고 상기 증폭기들 각각과 연결되는 입력모드변환기들을 포함하고
    상기 케이스는 본체, 도파관 커버 및 증폭기 커버를 포함하고,
    케이스는 육면체 형태로 형성되고, 후방의 개구부부터 전방의 개구부까지 입력통로, 분배공간, 증폭공간, 모드변환공간 및 결합공간이 내부에서 순서대로 연통되도록 형성되고,
    상기 케이스는 육면체 형태로 형성되고, 후방의 개구부부터 전방의 개구부까지 입력통로, 분배공간, 증폭공간, 모드변환공간 및 결합공간이 내부에서 순서대로 연통되도록 형성되고,
    상기 본체는 바디, 제1 후방일측벽, 제1 후방타측벽, 제1 중앙일측벽, 제1 중앙타측벽, 제1 전방일측벽, 제1 전방일측내벽, 제1 전방타측벽, 제1 전방타측내벽, 제1 도파관일측벽 및 제1 도파관타측벽을 포함하고,
    상기 본체는 상부면의 일부분이 하부를 향해 함몰되어 상기 입력통로, 분배공간, 증폭공간, 모드변환공간 및 결합공간의 일부분이 형성되고, 도파관 커버와 결합되면 상기 입력통로, 모드변환공간 및 결합공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 증폭기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018082394A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 富士通株式会社 増幅器及び送信機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014175792A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 分配器、合成器、並びに分配器及び合成器を備えた電子装置
JP2018082394A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 富士通株式会社 増幅器及び送信機

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