KR20080020890A

KR20080020890A - 동축 커넥터 구조체

Info

Publication number: KR20080020890A
Application number: KR1020060084378A
Authority: KR
Inventors: 송한옥
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-03-06

Abstract

동축 커넥터 구조체가 개시된다. 일단에 신호가 입력되는 제1 단자가 형성되고, 이에 대응하여 타단에는 신호를 전송하는 제2 단자가 형성되는 중심도체, 중심도체의 외면을 따라 형성되는 절연체, 중심도체 및 절연체의 외부를 커버하는 외부실드, 제2 단자를 수용하는 결합홀이 형성된 제1 유전체를 포함하는 기판부 및 제2 단자와 결합홀의 내벽 사이에 개재되는 제2 유전체를 포함하는 동축 커넥터 구조체는, 2종의 유전체를 가짐으로써, 유전체와 유전체 사이의 반사과정을 이용하여 반사손실을 최소화할 수 있다.

동축 커넥터, 제1 유전체, 제2 유전체

Description

동축 커넥터 구조체{Co-axial Connector}

도 1은 종래기술에 따른 동축 커넥터 구조체를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체의 성능 실험 결과를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 중심도체 11: 제1 단자

12: 제2 단자 20: 절연체

30: 외부실드 40: 기판부

42: 제1 유전체 44: 결합홀

46: 그라운드 48: 마이크로 스트립 라인(micro strip line)

50: 공기(air) 52: 솔더(solder)

본 발명은 동축 커넥터 구조체에 관한 것이다.

우리 실상에 널리 사용되고 있는 각종의 무선고주파 시스템인 이동통신 장비들은 급격히 증가하고 있는 추세이다. 대부분의 마이크로파 분야에서는 동축 전송선을 사용하는데, 동축 전송선은 중심도체와 외부 도체로 구성된다. 중심도체와 외부 도체는 전기절연성 유전체로 분리되어 있다.

최근 동축 전송선이 무선 통신 분야 등에 활발히 사용되면서, 동축 전송선을 통해 전달되는 신호의 주파수가 18 ㎓나 26.5 ㎓ 등으로 매우 높아지면서 동축 전송선의 커넥터에 요구되는 전기적 특성이 엄격해지고 있다. 특히, 커넥터의 잦은 삽입과 분리가 요구되는 경우, 예컨대 마이크로파 소자를 테스트하는 경우에 전기적 접속이 신속하게 이루어지면서도 전압 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Radio)가 낮아야 하고 전기적 분리 특성이 우수해야 하며, 정확한 임피던스 정합이 보장되어야 하고, 신호 무결성(signal integrity)과 전파 특성의 확보가 필요하다.

또한, 고주파 대역을 이용하는데 있어, 기판내의 신호의 전달과정과 외부의 안테나의 연결부의 접속구조 및 장치를 제작하는 과정에서 동작상태를 검사하기 위한 접속방법이 문제된다.

특히 안테나로 급전하기 위한 급전부의 커넥터 연결부는 동축 구조와 스트립 구조체의 연결구조로 되어 연결부에서 반사손실이 특히 심해져 세트의 전력 낭비와 노이즈 발생의 원인이 되고 있다.

종래 동축 커넥터는 중심도체가 너무 커서 크기가 작고 얇은 고주파 기판에 접합하기 어렵고 10 ㎓ 이상에서는 특성이 떨어진다. 주파수가 높아지면서 저 손실의 고주파 마이크로 스트립 선로에 맞춰 동축 커넥터 중심도체 끝단의 크기만을 줄이거나 탭(tab) 형태로 변형시킨 커넥터가 개발 되어 왔지만 마이크로 스트립 선로와의 전이 과정에서 특성을 악화 시키는 근본적인 문제를 해결하기 위해서는 동축 커넥터의 전체적인 구조변형이 필요하다. 하지만 구조적 변형이 많을 수록 반사 손실은 증가 하게 되고 제조상의 어려움이나 제작 공차를 맞추기가 쉽지 않다는 문제점이 존재한다.

본 발명은 중심도체와 유전체의 구조를 개선함으로써, 기판과 동축 커넥터의 반사손실을 최소화 하고, 기기의 공간을 최소화하는 동축 커넥터 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 일단에 신호가 입력되는 제1 단자가 형성되고, 이에 대응하여 타단에는 신호를 전송하는 제2 단자가 형성되는 중심도체, 중심도체의 외면을 따라 형성되는 절연체, 중심도체 및 절연체의 외부를 커버하는 외부실드, 제2 단자를 수용하는 결합홀이 형성된 제1 유전체를 포함하는 기판부 및 제2 단자와 결합홀의 내벽 사이에 개재되는 제2 유전체를 포함하는 동축 커넥터 구조체를 제시할 수 있다.

제2 유전체는 공기(air)인 것이 좋으며, 중심도체에는 단차가 형성될 수 있다.

또한, 급전부와 기판부는 CPWG 구조를 이루며 결합되는 것이 좋다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위을 포함한 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 동축 커넥터 구조체의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체를 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 중심도체(10), 제1 단자(11), 제2 단자(12), 절연체(20), 외부실드(30), 기판부(40), 제1 유전체(42), 결합홀(44), 그라운드(46), 마이크로 스트립 라인(48), 공기(50), 솔더(52)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체는 중심도체(10), 절연체(20), 외부실드(30)를 포함하여 이루어지는 동축 커넥터와 이와 연결되는 기판부(40)를 포함하여 이루어진다.

본 실시예에 따른 동축 커넥터는 SMA(Sub-Miniature Series A) 2.92mm 또는 3.5mm 암 커넥터인데, SMA 인터페이스는 예컨대, MIL-C-39012 국제규격을 따르며, 무선 통신 장비 및 시험 계기 등 고주파 장치에 대해 18 ㎓나 26.5 ㎓의 초고주파 신호를 전달하는 데에 사용된다. 그러나, 본 발명은 커넥터의 유형이 SMA인 것뿐만 아니라, 마이크로파용 커넥터에 널리 적용될 수 있음은 당연하다. 예컨대, N 계열 커넥터, TNC 커넥터, BNC 커넥터, F 계열과 G 계열 커넥터에 본 발명을 적용할 수도 있고, DIN 커넥터, OSMP 커넥터, SMB 커넥터, MCX 커넥터, SSMT 커넥터, OSMT 커넥터, MMXC 커넥터 등에 본 발명을 널리 활용할 수 있다. 또한, 0.141, 0.250, 0.0856, 0.141, RG316, RG188, 1/2``, 7/8`` 규격의 90도 굴곡 커넥터(right angled connector), 반경성(semi rigid)나 반연성(semi flexible) 동축 케이블에도 적용될 수 있다.

중심도체(10)는 제1 단자(11)와 마이크로 스트립 선로와 전기적으로 연결되는 제2 단자(12)를 포함한다. 제1 단자(11)에는 홈이 파져 있는데 이것은 전기적 접촉을 좋게 하여 접촉부분의 전기저항을 줄이고 숫 커넥터(미도시)와 연결을 안정화하기 위한 것이다. 중심도체(10)는 마이크로파 신호를 전달하는 데에 사용되며, 중심도체(10)의 제2단자는 마이크로 스트립 라인(48)과 전기적으로 연결되어 신호를 전달하는 역할을 수행한다.

도 2를 참조하면, 중심도체(10)의 일부는 절연체(20)로 둘러싸여 있고, 일부는 공기로 둘러싸여 있다. 중심도체(10)의 절연체(20)로 둘러싸인 부분은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 반면에, 중심도체(10)의 공기로 둘러싸인 구간에서는 단 차가 형성되어, 중심도체(10)의 직경이 감소한다. 이는 제2 단자(12)의 매칭성을 증가시키기 위함이다. 이에 상응하여, 외부실드(30)의 내경 역시 감소한다. 이는 정해진 임피던스를 유지하기 위함이다.

외부실드(30)는 절연체(20) 바깥에 형성되어, 동축 커넥터의 전체 외관을 형성하며, 접지전원과 전기적으로 연결 될 수 있다. 외부실드(30) 내부에 수용되는 절연체(20)는 중심도체(10)와 외부실드(30) 사이에 개재되어 중심도체(10)와 외부실드(30)를 전기적으로 격리하는 기능을 수행한다.

기판부(40)는 제2 단자(12)를 수용하는 결합홀(44)이 형성된 제1 유전체(42)와, 제1 유전체(42)의 일면에 형성된 그라운드(46), 제1 유전체(42)의 타면에 형성된 마이크로 스트립 라인(48)을 포함하여 이루어진다.

도 2를 기준으로 설명하면, 제2 단자(12)는 결합홀(44)의 좌측으로부터 삽입되어 제1 유전체(42)의 우측면에 형성된 마이크로 스트립 라인(48)과 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 납땜을 통하여 제2 단자(12)와 마이크로 스트립 라인(48)을 연결하였다. 그러나, 이 외에도 다양한 방법을 통하여 제2 단자(12)와 마이크로 스트립 라인(48)을 연결할 수 있음은 당연하다.

결합홀(44)은, 중심도체(10)의 제2 단자(12)가 제1 유전체(42) 및 마이크로 스트립 라인(48)과 연결되도록 하기 위한 수단으로, 제1 유전체(42)의 소정의 위치에 형성된다. 이때, 결합홀(44)에 삽입되는 제2 단자(12)와 결합홀(44)의 내벽 사이에 여유공간이 형성되도록, 결합홀(44)은 제2 단자(12)보다 크게 형성된다. 예를 들면, 제2 단자(12)가 단면이 원형인 케이블인 경우, 결합홀(44)의 직경은 제2 단 자(12)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

이렇게 형성된 여유공간에 제2 유전체(50)가 개재된다. 제2 단자(12)와 결합홀(44)의 내벽 사이에 개재되는 제2 유전체(50)는, 유전율이 1에 가까운 물질인 것이 좋다. 예를 들면, 공기(air)일 수 있다. 본 실시예에서와 같이 제2 단자(12)와 제1 유전체(42) 사이에 유전율이 1에 가까운 제2 유전체(50)를 추가하여 2종의 유전체를 가짐으로써, 유전체와 유전체 사이의 반사과정을 이용하여 반사손실을 개선할 수 있게 된다.

한편, 제2 단자(12)와 기판부(40)는 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조를 이루며 결합될 수 있다. CPWG 구조는 일반 CPW(Coplanar Waveguide)에 비해 특성 임피던스가 작고, 유효 유전율은 크다. 특히 아래에 그라운드(46) 판을 추가로 사용하면서 실제 윗면의 가이딩 슬롯이 변해도 임피던스의 변화가 덜 줄어드는 특성을 가지게 된다. 즉, 가이딩 슬롯의 오차나 변화가 있어도 임피던스가 큰 변화 없이 안정될 수도 있다. 이와 같이, CPWG 구조를 통하여 향상된 안정성을 제공할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체의 성능 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체를 통하여 20GHz 대역까지 20dB 이상의 반사손실 감소를 실현할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, FR4재질로 300kHz에서 20GHz 대역까지 반사손실이 20dB이상 확보 되었으며 전달손실은 1.5dB 이하의 결과를 얻었다

이와 같이, 본 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체를 통하여 패치안테나의 효과적인 급전부를 실현할 수 있으며, 무선고주파 제품의 성능검사 시스템의 측정에 있어 광대역을 검사할 수 있게 된다. 특히 필터(filter)류의 하모닉 특성을 확인 하는데 있어, 연결구조 문제로 인한 파형의 왜곡이 없이 광대역의 하모닉 특성을 검사를 가능케 할 수 있다. 또한, 기판을 이용한 측정의 장점을 살려 부품의 실장 성능 검사에서 계측기와 연결과정의 매칭문제에 따른 특성 왜곡을 없앨 수 있다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 청구범위 내에 존재한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동축 커넥터 구조체는 2종의 유전체를 가짐으로써, 유전체와 유전체 사이의 반사과정을 이용하여 반사손실을 최소화할 수 있다.

Claims

일단에 신호가 입력 되는 제1 단자가 형성되고, 이에 대응하여 타단에는 신호를 전송하는 제2 단자가 형성되는 중심도체;

상기 중심도체의 외면을 따라 형성되는 절연체;

상기 중심도체 및 상기 절연체의 외부를 커버하는 외부실드;

상기 제2 단자를 수용하는 결합홀이 형성된 제1 유전체를 포함하는 기판부; 및

상기 제2 단자와 상기 결합홀의 내벽 사이에 개재되는 제2 유전체를 포함하는 동축 커넥터 구조체.
제1항에 있어서,

상기 제2 유전체는 공기(air)인 것을 특징으로 하는 동축 커넥터 구조체.
제1항에 있어서,

상기 중심도체에는 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 커넥터 구조체.
제1항에 있어서,

상기 제2 단자와 상기 기판부는 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조를 이루며 결합되는 것을 특징으로 하는 동축 커넥터 구조체.