KR20120093035A

KR20120093035A - 스트립라인 연결 장치

Info

Publication number: KR20120093035A
Application number: KR1020110032366A
Authority: KR
Inventors: 문영찬; 김인호; 강성만; 오동훈
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-08-22
Also published as: JP2014509492A; US20130321105A1; CN103380536A; WO2012111938A2; WO2012111938A3; EP2677595A2

Abstract

본 발명은 적어도 한 쌍의 스트립라인간에 신호를 전달하기 위한 스트립라인 연결 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 스트립라인사이에서 각 스트립라인에 비접촉식 커플링으로 신호를 전달하기 위한 커플링 부재를 포함하고; 커플링 부재는, 양 단부가 각각 각 스트립라인과 마주보는 전도체와, 전도체와 각 스트립라인이 일정한 간격을 유지하도록 설치되는 간격 유지수단을 포함한다.

Description

스트립라인 연결 장치{CONNECTING DEVICE FOR STRIP-LINE}

본 발명은 특히 이동통신 기지국용 안테나에 전송 선로로 채용되기에 적합한 스트립라인의 구조에 관한 것으로서, 특히 스트립라인간의 연결 장치에 관한 것이다.

이동통신 기지국용 안테나를 비롯하여, RF(Radio Frequency) 신호를 처리하는 여러 장치들에서, RF 전송 선로를 구현하는 방식으로 통상 사용되는 방식은 동축 케이블, 마이크로스트립 라인(Micro-strip-line), 스트립라인(Strip-line)을 이용한 방식이 있다.

동축 케이블은 전송 선로로서 여타 기술분야에서도 널리 사용되고 있으며, RF 전송 선로로서 현재에도 많이 사용하고 있으나, 최근 들어, 원가 절감 등의 이유로 RF 전송 선로로서 스트립라인을 이용한 방식도 점차 널리 채용되고 있다.

스트립라인을 이용하여 전송 선로를 구현시에, 장치 전체의 전송 선로 구현을 위해서는 다수의 스트립라인을 개별적으로 설계하며, 이들을 서로 연결하여야 하는 부분이 발생한다. 이때 스트립라인들을 연결하기 위해서는 일반적으로 납땜 방식이 사용되었다.

이와 같이, 두 스트립라인들의 끊어진 부분을 연결 하는 것은 납땜이 일반적인 방법이지만, 납땜을 하기 위해서는 스트립라인의 해당 부위에 도금을 하거나, (도금 작업이 선처리될 필요없는) 비교적 비싼 재질인 동 재질로 스트립라인을 구성하여야 하며, 이는 원가 상승의 요인이 된다.

도금 작업이 필요 없는, 레이저 용접 등의 방식을 사용할 수도 있으나, 해당 방식도 장비 투자 비용과 작업의 효율성이 떨어진다.

또한, 안테나 특성 중 PIMD(Passive Inter-Modulation Distortion)는 불완전한 기구물 연결에 영향을 받으므로, 완전하게 기구적으로 붙여 주는 것이 좋다. 그러나, 상기한 용접 방식은 부식에 취약 하고 부식이 진행 되면 상기 PIMD 특성도 저하 된다는 약점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 보다 간단하며, 저비용으로 스트립라인을 연결할 수 있으며, 신호 특성 저하도 막을 수 있도록 하기 위한 스트립라인 연결 구조를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 견지에 따르면, 본 발명은 적어도 한 쌍의 스트립 라인간에 신호를 전달하기 위한 장치로서,

상기 한 쌍의 스트립 라인사이에서 각 스트립 라인에 커플링으로 신호를 전달하기 위한 커플링 부재를 포함하고,

상기 커플링 부재는,

양 단부가 각각 상기 각 스트립 라인과 마주보는 전도체와,

상기 전도체와 각 스트립 라인이 일정한 간격을 유지하도록 설치되는 간격 유지수단을 포함한다.

바람직하게는, 상기 간격 유지 수단은, 일정한 두께로 상기 전도체상에 형성된 절연막 인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 커플링 부재는 인쇄회로기판이고,

상기 도전체는 상기 인쇄회로기판의 형성된 도전성 패턴이며,

상기 간격유지수단은 상기 패턴상에 균일한 두께로 형성되는 절연막인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 절연막은, 폴리 아미드 재질인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전도체는 아노다이징된 알루미늄 판이고, 상기 절연막은 상기 알루미늄 판의 아노다이징 산화막인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 커플링 부재 및 각 스트립 라인에는, 상호 통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되어 있고, 상기 커플링 부재와 각 스트립 라인이 고정되도록 상기 관통홀을 통해 절연재질의 리벳이 체결됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 커플링 부재와 각 스트립라인을 고정하기 위한 적어도 하나 이상의 고정클립을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 스트립라인 연결 구조는 보다 간단하며, 저비용으로 스트립라인을 연결할 수 있으며, 신호 특성 저하도 막을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치를 채용하는 스트립라인 연결 부위의 일 예시 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치의 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치의 측단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치에서 스트립라인과 커플링 부재와의 고정을 위한 구조의 측단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치의 측단면도

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치를 채용하는 스트립라인 연결 부위의 일 예시 사시도로서, 예를 들어 이동통신 기지국 안테나에 본 발명이 적용되는 경우를 예로 들어 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스트립라인 연결 장치에서는, 먼저 연결하려는 두 스트립라인(21a, 21b)의 기구적으로 불연속인 구간(A, B)에서 두 스트립라인들(21a, 21b)의 연결하려는 부위가 서로 적절히 이격된 거리를 두고 마주보게 위치하도록 형성된다.

스트립라인을 전송 선로로서 구현하는 장치에서 스트립라인에서 상기한 기구적으로 불연속 구간은 가능하면 없도록 설계함이 바람직하다. 그러나, 도 1에서 A 구간으로 도시된 바와 같이, 스트립라인으로 전송 선로가 형성되는 부속 장치(2)(예를 들어 위상천이기 등)와 연결되거나, 또는 B 구간으로 도시한 바와 같이, 접지판 역할을 하는 안테나 반사판(1)에 형성된 홀을 통해 반사판(2)의 타면으로 스트립라인을 설치하여야 하는 경우 등에는 스트립라인에 기구적으로 불연속 구간이 발생할 수밖에 없다.

이와 같이, 연결하려는 두 스트립라인(21a, 21b)의 기구적으로 불연속인 구간(A, B)에서 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 두 스트립라인들(21a, 21b)의 연결하려는 부위를 서로 적절히 이격된 거리를 두고 마주보게 위치하도록 형성하며, 이후 이러한 이격된 거리를 두고 마주보게 형성된 두 스트립라인들(21a, 21b)의 부위를 후술할 본 발명의 특징에 따라 형성되는 커플링 부재(도 2의 30)를 이용하여 비접촉식 커플링 방식으로 서로 연결하게 상호간에 신호를 전달하게 된다.

상기에서 상기 연결하려는 두 스트립라인들(21a, 21b)의 단부들간의 이격거리는 외부 충격이나 온도에 의한 스트립라인의 팽창시 서로 닿지 않을 정도의 거리로 적절히 설정되며, 이격거리 설정에서 전기적 특성은 중요하게 고려하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치의 측단면도로서, 도 2 및 도 2에 도시된 장치는 도 1에 도시된 안테나 반사판(1) 상에 설치되는 것으로 간주할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스트립라인 연결 장치는, 적어도 한 쌍의 연결하려는 스트립라인(21a, 21b)간에 설치되어 비접촉식 커플링 방식으로 신호를 전달하기 위한 커플링 부재(30)를 구비한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 커플링 부재(30)는 일단이 연결하려는 두 스트립라인들(21a, 21b) 중 하나의 단부와 비접촉식 커플링 방식으로 신호를 전달하며, 타단이 연결하려는 두 스트립라인(21a, 21b) 중 다른 하나의 단부와 비접촉식 커플링 방식으로 신호를 전달하는 전도체(32)와, 전도체(32)와 각 스트립라인 일정한 간격을 유지하도록 설치되는 간격유지수단(33)을 구비하며, 전체적으로 두 스트립라인(21a, 21b)의 양 단부를 덮는 형태로 설치될 수 있다. 커플링 부재(30)는 두 스트립라인(21a, 21b)의 양 단부에 고정되게 설치되는데, 이를 위해서, 커플링 부재(30) 및 각 스트립라인(21a, 21b)에는 상호 통하는 관통홀들이 적어도 하나 이상 형성되고 이를 통해 절연재질의 리벳(41)이 체결될 수 있다. 예를 들어, 커플링 부재(30)의 일단 및 타단에는 적소에 다수의 관통 홀(311)이 형성되며, 두 스트립라인(21a, 21b)의 양 단부에서 상기 커플링 부재(30)의 관통 홀(311)과 대응되는 위치에 대응되는 크기의 관통 홀(211)이 형성된다. 또한, 상기 커플링 부재(30)의 관통홀(311) 및 대응되는 두 스트립라인(21a, 21b)의 관통홀(211)을 통해 대응되는 크기의 플라스틱 재질의 리벳(41)이 체결되어, 커플링 부재(30)가 두 스트립라인(21a, 21b)에 고정되게 설치된다.

상기에서 커플링 부재(30) 및 두 스트립라인(21a, 21b)의 구조를 보다 상세히 설명하면, 먼저 스트립라인들(21a, 21b)은 접지판(1)(즉, 예를 들어 안테나 반사판)에서 높이(d) 2㎜ 떨어진 에어(Air) 공간에서 50Ω의 임피던스 값을 갖는, 두께 1mm, 폭 8.6㎜의 스트립 플레이트(strip plate)로 구현될 수 있다. 이때 스트립라인들(21a, 21b)과 접지판(1)과의 이격 거리(높이)를 비롯한 설계상의 구조와 임피던스 등은 매우 정밀하고 신중하게 고려되며, 따라서, 스트립라인들(21a, 21b)과 접지판(1)과의 이격 거리(높이)를 유지하기 위해서, 이들 간에는 적절한 구조 및 재질의 스페이서(spacer)(111)가 설치됨이 바람직하다.

커플링 부재(30)는 전체적으로 PCB(Print Circuit Board) 구조로 구현될 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 전도체(32)는 PCB에 형성된 도전성 패턴일 수 있으며, 간격유지수단(33)은 상기 도전성 패턴상(도면상 하면)에 균일한 두께로 형성되는 절연막일 수 있다. 이러한 커플링 부재(30)는 또한 상기 전도체(32)의 (도면상) 상면에 형성되어 해당 커플링 부재(30)의 형태를 유지하는 PCB 유전체판(31)을 구비한다.

상기에서와 같이, 커플링 부재(30)의 전도체(32)는 절연막(33)에 의해 스트립라인과 일정한 간격을 유지하는 구조임을 알 수 있다. PCB 동판 위를 절연하기 위한 일반적인 방식은 PSR(Photo Solder Resist)를 이용한 방식이지만, PSR 필름은 두께가 일정치 않으므로, 일정한 절연 간격 유지 및 스트립라인에서 발생할 수 있는 고온의 열에도 잘 견디도록 본 발명의 실시예에서는 폴리아미드(Polyamid) 필름을 고온 압착시키는 방식으로 절연막(33)을 형성한다.

상기에서 커플링 부재(30)와 스트립라인간의 비접촉식 커플링은 최소 손실(VSWR, Coupling loss)이 발생하도록 다양한 요인을 고려하여 설계를 한다. 예를 들어, 상기의 경우에서 커플링 구간은 20mm로 설계될 수 있으며, PCB 유전체판(31)의 유전율은 4.1, PCB 유전체판(31) 두께는 0.8㎜, 동 재질의 전도체(32) 두께는 0.034㎜, 폴리아미트 필름의 절연막(33) 두께는 0.028㎜로 설계될 수 있다.

상기의 구조를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 부재(30)를 이용하여 두 스트립라인이 비접촉식 커플링 방식으로 연결될 수 있는데, 한편, 이외에도 두 스트립라인들의 단부들이 서로 겹쳐지게 구현하며 겹쳐진 부위에서 절연막을 형성하여 상호간에 비접촉식 커플링 방식으로 신호를 전달하는 구조도 고려해볼 여지가 있다. 그러나, 해당 구조는 겹쳐지는 스트립라인 중 적어도 하나의 높이가 접지판과 대비하여 원치 않은 방향으로 달라지게 되어 전송 신호에 악영향을 주게 되므로, 바람직하지 않다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트립라인 연결 장치에서 스트립라인과 커플링 부재와의 고정을 위한 구조의 측단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 커플링 부재(30)와 스트립라인(21a)과의 고정을 위한 고정 기구(50)는 커플링 부재(30)와, 스트립라인(21a) 및 접지판(1)에 서로 대응되게 형성된 홀을 통해 설치되는 수나사 구조물(51)과, 수나사 구조물(51)에 끼워지는 형태로 접지판(1)과 스트립라인(21a)사이에 설치되어 스페이서 역할을 하는 링 구조물(53)과, 접지판(1)의 후면에서 상기 수나사 구조물(51)의 나사산에 결합되는 암나사 구조물(52)로 구성될 수 있다.

이외에도, 커플링 부재와 스트립라인과의 고정을 위해서는 해당 커플링 부재와 대응되는 스트립라인을 집어주는 형태의 고정용 클립을 이용하거나, 본딩 등을 통해 고정하는 구조도 고려해 볼 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립라인 연결 구조가 구현될 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어 상기의 실시예에서는 두 스트립라인들을 연결하는 구조에 대해 설명하였으나, 이외에도 T자 형태의 커플링 부재를 구비하여 3개의 스트립라인을 연결하는 구조도 구현 가능하며, 본 발명의 상기 실시예에 따른 커플링 부재를 이용하여 두 스트립라인을 T자 형태로 연결하는 구조도 구현 가능하다.

또한, 상기의 설명에서 상기 커플링 부재는 PCB 기판 구조로 구성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 이외에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 커플링 부재(30')의 전도체를 아노다이징되는 전도성 금속판, 예를 들어 알루미늄 판(62)으로 구성할 수 있으며, 이때 절연막은 상기 알루미늄 판의 아노다이징 산화막(63)으로 구현할 수도 있다. 물론, 이때 상기 전도성 금속판은 순수한 알루미늄뿐만 아니라 알루미늄 합금이나, 마그네슘, 주석 등의 재질로도 구현 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 다양한 변형이나 변경이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 있을 수 있다.

Claims

적어도 한 쌍의 스트립라인간에 신호를 전달하기 위한 스트립라인 연결 장치에 있어서,
상기 한 쌍의 스트립라인사이에서 각 스트립라인에 비접촉식 커플링으로 신호를 전달하기 위한 커플링 부재를 포함하고;
상기 커플링 부재는,
양 단부가 각각 상기 각 스트립라인과 마주보는 전도체와,
상기 전도체와 각 스트립라인이 일정한 간격을 유지하도록 설치되는 간격 유지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 간격 유지 수단은,
일정한 두께로 상기 전도체상에 형성된 절연막인 것을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 커플링 부재는 인쇄회로기판이고,
상기 전도체는 상기 인쇄회로기판에 형성된 도전성 패턴이며,
상기 간격유지수단은 상기 패턴상에 균일한 두께로 형성되는 절연막인 것을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 절연막은,
폴리 아미드 재질인 것을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.
제2항에 있어서,
상기 전도체는 아노다이징된 전도성 금속판이고,
상기 절연막은 상기 전도성 금속판의 아노다이징 산화막인 것을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 커플링 부재 및 각 스트립라인에는,
상호 통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되어 있고,
상기 커플링 부재와 각 스트립 라인이 고정되도록 상기 관통홀을 통해 절연재질의 리벳이 체결됨을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 커플링 부재와 각 스트립라인을 고정하기 위한 적어도 하나 이상의 고정클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립라인 연결 장치.