KR20080021955A - 알에프 커넥터 - Google Patents

Abstract

RF 커넥터가 개시된다. 중공의 실린더 형상을 갖는 연결부 및 연결부에 연해서 형성되며 센터홀을 갖는 결합판으로 이루지는 하우징과, 하우징의 내부에서 센터홀을 통해 외부로 돌출되며, 일정한 테이퍼각을 갖는 외부 테이퍼부 및 외부 테이퍼부에 연해서 형성되는 단부를 구비하는 중심도체를 포함하고, 센터홀의 내주면에는 내부 테이퍼부가 형성되어 있는 RF 커넥터는 PIMD를 줄이고 임피던스 정합을 도모할 수 있다.

RF 커넥터, 임피던스 정합, PIMD

Description

알에프 커넥터{RADIO FREQUENCY CONNECTOR}

도 1은 종래의 RF 커넥터의 사시도.

도 2a는 도 1에 도시된 I-I'선에 따른 단면도.

도 2b는 종래의 RF 커넥터가 다른 RF장비와 결합한 상태를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 커넥터의 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 RF 커넥터의 배면도.

도 5은 도 3에 도시된 RF 커넥터의 정면도.

도 6은 도 3에 도시된 II-II'선에 따른 단면도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 커넥터가 다른 RF장비와 결합한 상태를 도시한 단면도.

<도면 부호의 설명>

10: RF 커넥터 11: 연결부

12: 하우징 13: 나사산

15: 결합판 17: 관통홀

19: 결합보스 21: 유전체

23: 중심도체 25: 외부 테이퍼부

27: 단부 28: 내부 테이퍼부

29: 센터홀

본 발명은 RF(Radio Frequency) 커넥터에 관한 것이다.

최근 휴대용 단말기, 디지털 멀티미디어 방송(Digital multimedia Broadcasting, DMB) 등과 같이 이동통신에 대한 수요가 급증함에 따라 통신 시스템의 고속화 및 대용량화가 급속히 진행되고 있으며, 마이크로파 통신은 휴대용 전화기, 위성통신, IMT-2000 등에서 널리 이용되고 있다. 이와 같은 고주파 영역의 통신이 확산되면서 마이크로파 통신에 이동통신 중계기, 안테나, 그리고 RF 커넥터와 같은 RF 부품의 수요가 급증하고 있다. 일반적으로 RF 커넥터는 무선통신 시스템의 각종 부품이나 장치들을 연결하기 위한 수단으로서 사용되며, 그 용도와 성능에 따라 다양한 방식들이 사용되고 있다.

마이크로웨이브(microwave) 기술 분야에서 평면 전기회로(planar electrical circuit)가 널리 알려져 있다. 마이크로웨이브 시스템에서 평면 전기회로를 다른 장치에 연결하기 위해, RF 커넥터를 이용하여 동축 케이블(coaxial cable)을 평면 컨덕터(planar conductor)에 연결하는데, 여기서 RF 신호는 고주파 신호를 전송하는 동축 케이블을 통해 회로망의 끝부분에서 반사(反射)가 발생하지 않도록 특정 임피던스(impedance)를 달아서 정합(matching) 하거나 상호접속(interconnection) 해야 한다. 각각 상이한 모드의 전기 전파(electrical propagation), 예를 들면 평면(planar) 및 동축(coaxial)이 사용되기 때문에, 커넥터 뿐만 아니라 양자의 특성 임피던스(characteristic impedance)를 정합하는 것이 중요하다.

임피던스 정합은 어떤 하나의 출력단과 입력단을 연결할 때 서로 다른 두 연결단의 임피던스차에 의해 반사를 줄이려는 모든 방법을 의미한다. 이와 반대되는 개념인 임피던스 부정합(impedance mismatching)은 전파의 진행 방향으로 임피던스가 불연속적으로 변화하는 것을 의미한다. 입력단과 출력단의 임피던스가 다르면 신호의 반사(reflection)가 발생하기 때문에 통신 용량을 크게 할 수 없을 뿐만 아니라 통화품질이 저하되는 문제점이 있다.

그리고 임피던스 정합 이외에 고주파 통신에서 통화품질과 용량에 큰 영향을 미치는 것이 상호변조왜곡(IMD; Intermodulation Distortion)이다.

IMD란 두 개 이상의 신호 주파수들이 서로 간섭 현상을 일으켜 원치 않는 기생 신호를 발생시키는 것으로, 이와 같은 현상이 수동(Passive) 소자에서 나타날 때 PIMD (Passive Intermodulation Distortion)라고 한다. PIMD는 능동(Active) 소자에서 발생하는 Active IMD와는 달리, 얼마 전까지만 해도 위성통신과 같은 고전력 통신 시스템에서만 고려되어 온 현상으로, 상용 이동통신에서는 거의 무시되어져 왔다. 하지만 이동통신 서비스가 확장됨에 따라 인접 기지국간의 간섭이 증가하고 그에 따른 IMD 문제도 증가하여 능동 IMD뿐만 아니라 PIMD에 대한 문제도 함께 부상하고 있다. 능동 IMD는 오래 전부터 꾸준한 연구 대상이었던 부분이라 큰 문제 가 없으나, PIMD의 경우 근래까지 통신 시스템 구축에 있어 고려되지 않은 요소라 더욱 더 큰 문제를 야기 시키고 있다.

도 1은 종래의 RF 커넥터의 사시도이고 도 2a는 도 1에 도시된 I-I'선에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 종래의 RF 커넥터(30)는 RF 케이블(미도시) 등이 나사 결합하는 원통 형상의 연결부(31) 및 연결부(31)의 일단에 형성된 사각판 형상의 결합판(35)으로 이루어지는 하우징(32)을 갖는다. 그리고 결합판(35)의 일면에는 센터홀(49)이 형성되어 있으며, 센터홀(49)을 통해 내부도체(39)가 돌출되어 있다. 그리고 내부도체(39)와 하우징(32) 사이에는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유전체(41)가 개재되어 하우징(32)과 내부도체(39)를 상호 절연한다.

내부도체(39)는 유전체(41)의 중심에 삽입되어 고정되며, 도 2a에 도시된 바와 같이 하우징(32)과 일정한 간격을 유지한 상태에서 그 일부가 하우징(32)의 내부에 고정되어 있다. 내부도체(39)는 센터홀(49)을 통해 외부로 돌출되며 일정한 테이퍼각을 가지는 경사부(45) 및 경사부(45)에서 돌출되는 팁(47)을 포함한다. 경사부(45)의 길이 d1은 팁(47)의 길이 d2에 비해 짧고, 그 테이퍼각은 약 45도 정도로 형성되어 있다.

도 2b는 종래의 RF 커넥(30)가 RF 필터와 같은 다른 RF 장비(51)과 결합된 상태를 도시하는 단면도이다.

도 2b에 도시된 바와 같이, RF 장비(51)는 팁(47)이 통과할 수 있는 홀(53)이 형성되어 있고, 홀(53)의 내주면에는 단턱(55)이 형성되어 있다. 단턱(55)은 경 사부(45)에 대응하여 형성된 것으로, 단턱(55)을 경계로 하여 홀(53)의 급격한 직경의 변화가 발생한다.

종래의 RF 커넥터(30)에서, 내부도체(39)를 통해 전달되는 RF 신호는 급격한 테이퍼각(도 2a에서는 약 45도)을 갖는 경사부(45)를 통해 외부의 RF 장비(51) 등에 접속되기 때문에 임피던스 부정합 및 PIMD가 발생한다. 또한, 단턱(55)을 경계로 하여 홀(53)의 직경이 불연속적으로 변경됨으로써 임피던스 부정합 및 PIMD가 발생한다.

본 발명은 PIMD를 줄일 수 있고 임피던스 정합이 가능한 RF 커넥터를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 RF 커넥터는 중공의 실린더 형상을 갖는 연결부 및 연결부에 연해서 형성되며 센터홀을 갖는 결합판으로 이루지는 하우징과, 하우징의 내부에서 센터홀을 통해 외부로 돌출되며, 일정한 테이퍼각을 갖는 외부 테이퍼부 및 외부 테이퍼부에 연해서 형성되는 단부를 구비하는 중심도체를 포함하고, 센터홀의 내주면에는 내부 테이퍼부가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 RF 커넥터의 실시예들은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 하우징 및 내부도체 사이에는 유전체가 개재될 수 있고, 외부 테이퍼부의 일단부는 센터홀의 저면과 실질적으로 일치할 수 있으며, 외부 테이퍼부의 길이는 단부의 길이보다 길 수 있다. 그리고 유전체의 일면은 센터홀을 통해서 외부로 노출되며 센터홀의 내부 경사부와 중심도체 사이에는 일정한 간격이 형성될 수 있으며, 하우징 및 중심도체는 황동으로 이루어질 수도 있다. 또한, 하우징 및 중심도체에는 은도금층이 형성될 수 있으며, 유전체는 테플론으로 이루어질 수 있다.

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

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 커넥터(10)는 중공의 실린더 형상을 갖는 연결부(11) 및 연결부(11)에 연해서 형성된 결합판(15)으로 이루어지는 하우징(12), 그 일부가 하우징(12)의 외부로 돌출되는 중심도체(23), 그리고 하우징(12)과 중심도체(23) 사이에 개재된 유전체(21)를 포함한다. 중심도체(23)는 일정한 테이퍼각을 갖는 외부 테이퍼부(25) 및 이에 연해서 형성되는 단부(27)를 갖고, 결합판(15)에 형성된 센터홀(29)의 내주면에는 내부 테이퍼부(도 6의 28 참조)가 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 RF 커넥터(10)는 중심도체(23)의 테이퍼각이 종래의 RF 커넥터에 비해 비교적 완만한 외부 테이퍼부(25)를 갖고, 이에 대응하여 센터홀(29)의 내주면에도 내부 테이퍼부(28)가 형성되어 있기 때문에, 종래의 RF 커넥터와 같 은 급격한 임피던스 변화를 피하고 연속적인 임피던스의 변화가 가능하다. 따라서 본 실시예에 따른 RF 커넥터(10)는 임피던스 정합(impedance matching)을 도모하고 PIMD를 줄일 수 있다는 점에 특징이 있다.

하우징(12)은 연결부(11) 및 결합판(15)으로 이루어지며, RF의 특성상 접지(ground)의 역할을 한다. 연결부(11)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 중공의 실린더 형상을 갖고 내부에는 연결보스(19) 및 중심도체(23)의 일부가 위치하고 있다. 그리고 연결부(11) 내부의 저면에는 유전체(21)의 일부가 외부로 노출된다. 연결부(11)의 외주면에는 동축 케이블(coaxial cable) 등과 나사 결합되는 나사산(13)이 형성되어 있다.

결합판(15)은 사각 판 형상을 가지고 각각의 모서리에는 관통홀(17)이 형성되어 있다. 관통홀(17)에는 나사(미도시)가 삽입되어 하우징(12)을 다른 RF 부품 등에 결합되게 한다. 결합판(15)의 중앙에는 센터홀(29)이 결합판(15)을 관통하여 연결부(11)에 까지 연장되게 형성되며, 센터홀(29)에는 연결보스(19)가 외부로 돌출되어 있다. 그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 센터홀(29)을 통해서 유전체(21)의 일부가 외부로 노출된다.

연결보스(19)는 연결부(11)의 내부에 위치하며 중공의 실린더 형상을 구비하고, 케이블 등을 고정하는 역할을 한다. 연결보스(19)의 중심과 연결부(11) 및 중심도체(23)의 중심은 도 4에 도시된 바와 같이 실질적으로 일치한다. 연결보스(19)는 연결부(11) 및 결합판(15)으로 이루어지는 하우징(12)과 일체로 형성된다. 그리고 연결보스(19) 및 하우징(12)은 전도성 등과 같은 전기적 성질이 우수한 황동 등 에 의해 제작될 수 있으며, 그 표면에는 PIMD 현상을 방지하기 위하여 구리, 니켈, 금 또는 은 등을 이용하여 도금층(미도시)을 형성할 수 있다.

중심도체(23)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 일부가 하우징(12)의 내부에 위치하고 나머지 일부는 센터홀(29)을 통해서 외부로 돌출된다. 중심도체(23) 중에서 외부로 돌출되는 부분은 외부 테이퍼부(25)의 일부 및 단부(27)에 해당한다. 중심도체(23)는 동축 케이블 또는 인쇄회로기판 등에 접속하여 신호가 통과할 수 있는 주선로의 역할을 한다. 중심도체(23)도 연결보스(19)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.

중심도체(23), 하우징(12) 및 사각판(15)의 상대적인 크기 등은 RF 커넥터(10)의 특성 임피던스(characteristic impedance, 예를 들면 50ohm)를 결정한다. 그리고 중심도체(23), 하우징(12) 및 사각판(15)에는 다양한 유전 물질이 도금될 수 있다. 예를 들면, E. I. DuPont de Nemours and Company에 의해 제조된 아세탈 유전체 레진(acetal dielectric resin)을 이용하여 도금할 수 있다.

중심도체(23)의 외부 테이퍼부(25)는 센터홀(29)의 저면에서부터 시작하여 단부까지 이어진다. 외부 테이퍼부(25)의 길이 d3 및 단부(27)의 길이 d4의 합은 인쇄회로기판(미도시) 또는 외부 RF 장비에 접속할 수 있고 일정한 특성 임피던스를 가지기 위해서 일반적으로 일정값을 가져야 한다. 따라서 d3+d4는 종래의 RF 커넥터의 경사부와 팁의 길이 합에 해당하는 d1+d2의 길이와 실질적으로 동일하다. 본 실시예에 따른 RF 커넥터(10)의 외부 테이퍼부(25)의 길이 d3는 종래의 경사부의 길이 d1에 비해서 크고 단부(27)의 길이 d4는 팁의 길이 d2에 비해 짧다. 그리 고 외부 테이퍼부(25)의 길이 d3는 단부(27)의 길이 d4에 비해서 크다. 따라서 본 실시예에 따른 RF 커넥터(10)는 외부 테이퍼부(25)의 테이퍼각을 종래의 경사부에 비해 완만하게 할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 RF 커넥터(10)는 외부 테이퍼부(25)에서 급격한 임피던스의 변화를 방지함으로써 임피던스 정합을 도모할 수 있고, PIMD를 감소시킬 수 있다.

내부 테이퍼부(28)는 센터홀(29)의 내주면에 형성되어 일정한 테이퍼각을 갖고, 센터홀(29)의 저면으로 갈수록 점차적으로 확경된다. 내부 테이퍼부(28)의 테이퍼각을 조절함으로써 임피던스 정합을 도모할 수 있고 PIMD를 줄일 수 있다.

연결보스(19) 및 중심도체(23) 사이에는 유전체(21)가 개재되어 있다. 유전체(21)는 RF 커넥터(10)가 특성 임피던스 값을 갖게 할 뿐만 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이, 중심도체(23)를 지지하여 연결보스(19)의 중심에 위치하게 한다. 유전체(21)의 일면은 도 4와 도 6에 도시된 바와 같이 연결부(11)를 통해 외부로 노출되고, 타면은 센터홀(29)을 통해 외부로 노출된다.

이와 같은 구성을 갖는 RF 커넥터(10)는 인쇄회로기판(PCB)에 결합홀(17)에 삽입된 나사(미도시)에 의해 결합되거나, 또는 표면 실장 솔더(surface mount solder), 도통홀 솔더(through hole solder) 및 도체 에폭시(conductive epoxy)에 의해 인쇄회로기판 또는 케이스 등에 장착될 수 있다. 그리고 RF 커넥터(10)는 라디오, 텔레비전, 비디오 카세트 레코드, 위성 장비, 스플리터(splitter) 등과 같은 광대역 마이크로 웨이브 분야 등에 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 커넥터(10)가 다른 RF 장비(61)에 결 합된 상태를 도시하는 단면도이다. RF 장비(61)는 외부 테이퍼부(25)의 일부가 위치할 수 있는 홀(63)을 구비하고, 홀(63)의 내주면에는 내부 테이퍼부(28)에 대응하는 일정한 경사각을 가진 연결 테이퍼부(65)가 형성되어 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 RF 커넥터는 외부 테이퍼부(25)의 테이퍼각이 완만하기 때문에 RF 장비와의 결합 시 임피던스 부정합 및 PIMD의 발생을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경예와 수정예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 PIMD를 줄이고 임피던스 정합을 도모할 수 있는 RF 커넥터를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 중공의 실린더 형상을 갖는 연결부 및 상기 연결부에 연해서 형성되며 센터홀을 갖는 결합판으로 이루지는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에서 상기 센터홀을 통해 외부로 돌출되며, 일정한 테이퍼각을 갖는 외부 테이퍼부 및 상기 외부 테이퍼부에 연해서 형성되는 단부를 구비하는 중심도체를 포함하고,

   상기 센터홀의 내주면에는 내부 테이퍼부가 형성되어 있는 RF 커넥터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징 및 상기 중심도체 사이에는 유전체가 개재되는 것을 특징으로 하는 RF 커넥터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부 테이퍼부의 길이는 상기 단부의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 RF 커넥터.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 유전체의 일면은 상기 센터홀을 통해서 외부로 노출되며 상기 센터홀의 내주면과 상기 중심도체 사이에는 일정한 간격이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 RF 커넥터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징 및 상기 중심도체는 황동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 RF 커넥터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 하우징 및 상기 중심도체에는 은도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 RF 커넥터.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 유전체는 테플론으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 RF 커넥터.

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