KR20130117167A - 인쇄 회로 기판을 이용한 고주파 동축 접속 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판{printed circuit board}(마이크로스트립{microstrip}, '대표도'의 '나', '카')을 이용하여 요구되는 전기적 사양(임피던스를 포함한)을 구현하고, 별도의 하우징{housing}('대표도'의 '가', '아')을 통해 기계적 결합에 요구되는 기계적 사양을 구현한 고주파 동축 접속 장치{RF coaxial connector}이다.

Description

인쇄 회로 기판을 이용한 고주파 동축 접속 장치{RF coaxial connector using printed circuit board}

본 발명은 고주파 전자 회로{electronic circuit using microwave}를 접속하기 위한 고주파 동축 접속 장치에 관한 발명이다.

상호 분리되어 있는 고주파 전자회로{electronic circuit using microwave}의 접속에 있어서 적절한 임피던스{impedance} 및 전기적 사양{electronic specification}이 구현되지 않은 접속 장치를 사용하는 경우 전송되는 고주파 전기 신호의 전기 에너지{electronic energy} 손실 및 신호의 왜곡이 발생한다. 이러한 손실이나 왜곡을 막기위해서, 연결되는 고주파 전자회로와의 임피던스 정합{impedance matching}을 위한 특정한 임피던스 및 전기적 사양{electronic specification}을 갖는 고주파 동축 접속 장치를 사용한다.

기존의 고주파 동축 접속 장치는 특정 임피던스 구현을 위하여 동축 케이블{coaxial cable}의 구조와 같이 회로의 그라운드{ground in electronic circuit}에 급전된 커플러{coupler}('도 1'의 '나')로 신호선{signal transmission line}에 급전된 신호선 접속 장치('도 1'의 '가') 외곽을 둘러싼 구조를 하고 있다.

다른 한편으로, 마이크로스트립{microstrip}은 인쇄 회로 기판 상에 전자 전송 선로{electronic transmission line}을 구현하는 한 방식이다. 마이크로스트립은 인쇄 회로 기판 상에 그라운드와 전송 선로를 적절히 배치함으로써 전송 선로와 그라운드 사이에 교류 전기 에너지가 저장, 방사되는 원리를 응용하여 특정한 임피던스를 구현한다.

고주파 전자회로에서 마이크로스트립을 사용하여 고주파 전자 신호 전송의 효율을 높이고, 인덕턴스{inductance}와 캐패시턴스{capacitance}를 구현함으로써 제조 비용을 낮추고 그 설계를 단순화 할 수 있다.

고주파 동축 접속 장치에는 다음과 같은 시장의 요구가 있다.

1. 시스템이 요구하는 사용 주파수{using frequency}

2. 사용 주파수 내에서의 임피던스 정합을 위한 특정한 임피던스 구현

3. 사용 주파수 내에서의 높은 전송 효율{efficiency}

4. 기계적 결합에 요구되는 기계적 사양

5. 합리적 비용{cost}

일반적인 고주파 동축 접속 장치는 상기 요소 중 반드시 만족시켜야 하는 요소에 따라 그 구조와 형태를 달리하고 있다.

기존의 고주파 동축 접속 장치는 커플러(그라운드와 급전된) 역할을 하는 금속 도전체('도 1'의 '나')로 신호선('도 1'의 '가') 주변을 감싸는 구조를 통하여 요구되는 전기적 특성을 구현하고 있다. 이러한 구조는 요구되는 전기적 특성 구현을 위한, 전기적 특성에 대한 제품 설계가 난해하며, 일반적인 전기 접속 장치에 비하여 높은 생산 비용 및 낮은 신뢰성을 갖게 만든다.

본 발명은 고주파 동축 접속 장치에 있어 전자 회로의 접속을 위해 요구되는 전기적 사양(임피던스를 포함한) 구현을 위하여 마이크로스트립을 사용하고, 접속 장치의 기계적 결합을 위해 요구되는 기계적 사양을 플라스틱 혹은 기타 재료로 만들어진 별도의 하우징{housing}을 통해 구현 하였다.

인쇄 회로 기판을 이용한 고주파 동축 접속 장치는 다음과 같은 특징을 갖는다.

1. 마이크로스트립을 이용한 전기적 사양 구현으로, 요구되는 전기적 사양 구현이 상대적으로 용이함.

2. 그라운드와 급전된 금속 도전체로 만들어진 커플러를 사용하지 않음으로써 제조비용 절감.

3. 커플러로 동작하지 않는 하우징을 사용함으로써 요구되는 기계적 사양 구현을 위한 기구 설계가 자유로움.

4. 신호선 접속 장치가 인쇄 회로 기판 상에서 급전되므로 상대적으로 높은 신뢰성 구현.

5. 하나의 접속 장치에 다수의 신호선 배치가 가능함('도 6' 참조).

대표도는 본 발명의 핵심 고안인 인쇄 회로 기판을 이용한 고주파 동축 접속 장치를 제품으로 구현한 것이다. 대표도의 제품은 접속 대상이 되는 회로와 동축 케이블('다', '자')을 통해 급전된 잭{jack}과 플러그{plug}로 구성되어 있다.
플러그와 잭을 물리적으로 결합하면 플러그에 포함된 인쇄 회로 기판('나')은 잭의 슬롯{slot}('바')에 삽입된다. 이때, 접속 대상이 되는 회로와 동축 케이블('다')을 통해 급전된, 플러그에 포함된 인쇄 회로 기판('나') 상의 신호선{signal line}은 잭에 장착된, 전기적 접속을 위한 접속 장치('사', 구리 등의 재료로 만들어진 핀 스피링{pin spring})와 급전되고, 이 접속 장치는 다시, 잭의 인쇄 회로 기판('카') 상의 신호선(접속 대상이 되는 회로와 동축 케이블('자')을 통해 급전된)과 급전된다.
플러그와 잭의 하우징('가','아')은 접속 장치의 기계적 결합에 필요한 기계적 사양을 실현한다. 잭과 플러그의 결합은 이들의 입체도인 '도 3'과 '도 4'를 참조 바란다.

요구되는 전기적 사양에 맞추어 설계된 마이크로스트립('도 2'의 '나','카') 상의 신호선을 접속 대상이 되는 회로와 동축 케이블('도 2'의 '다', '자') 등을 통해 급전한다(동축 케이블을 인쇄 회로 기판 상에 납땜한다).

인쇄 회로 기판 상에는 상대 접속 장치와의 전기적 접속을 위한 접속 장치('도 2'의 '사', 구리 등의 재료로 만들어진 핀 스프링)와 급전되는 신호선에 패드{pad}('도 2'의 '라', '차')를 적절한 위치에 만든다.

잭의 하우징('도 2'의 '아')에 상대 접속 장치와의 전기적 접속을 위한 접속 장치('도 2'의 '사')를 장착한다.

플러그의 인쇄 회로 기판('도 2'의 '나','도 4'의 '가')을(중심 축을 중심으로 45°까지 회전하도록) 적절히 고안된 하우징('도 2'의 '가')과 후크{hook}('도 2'에 '마')에 고정한다.

잭에는 경사면('도 3'의 '나')과 슬롯{slot}('도 2'의 '바', '도 3'의 '가')을 적절히 배치하여 접속 장치의 기계적 결합에서의 방향성을 제거한다(플러그의 인쇄회로 기판은 회전이 가능하므로 잭과의 결합에 있어 잘못된 각도에 위치하더라도 회전하며 슬롯에 적절한 방향으로 고정된다).

상기와 같이 고안된 고주파 동축 접속 장치에서, 잭과 플러그는 기계적 결합에 요구되는 기계적 사양에 맞추어 설계된 하우징을 통해 기계적으로 결합되며, 접속이 요구되는 신호선은 하우징 내부의 인쇄 회로 기판('도 2'의 '나', '카') 상의 전기적 접속을 위한 접속 장치('도 2'의 '사')를 통해 급전되게 된다.

상기 장치에서 인쇄 회로 기판의 설계를 적절히 변형하여('도 5' 참조) 하나의 접속 장치 안에서 다수의 신호선을 배치하여 다수의 고주파 신호를 동시에 접속할 수 있다.

상기 고안에 맞추어 제작된, 직류에서 5Ghz까지의 사용 주파수 범위에서 50Ω의 임피던스를 갖도록 설계된, 인쇄 회로 기판을 이용한 고주파 동축 접속 장치의 S parameter는 '도 6'과 같다.

Claims (9)

1. 인쇄 회로 기판{printed circuit board} 상에 신호선{signal line}을 구현하고, 이를 통하여 고주파 신호를 전송하는 장치를 가지고 있는 고주파 동축 접속 장치{RF coaxial connector}.
2. 마이크로스트립{microstrip}을 가지고 있는 고주파 동축 접속 장치{RF coaxial connector}.
3. 청구항 1이나 청구항 2에 있어서, 하나의 접속 장치에 다수의 신호선{signal line}을 포함한 고주파 동축 접속 장치.
4. 청구항 1이나, 청구항 2나, 청구항 3에 있어서, 중심 축을 중심으로 45°까지 회전하는 인쇄 회로 기판을 장착한 플러그{plug}와, 경사면과 슬롯{slot}을 가지고 있는 잭{jack}으로 기계적 결합에서의 방향성을 제거한 고주파 동축 접속 장치.
5. 청구항 1이나, 청구항 2나, 청구항 3에 있어서, 원통형 하우징{housing}을 통해 중심 축을 중심으로 회전 및 기울임{tilt}이 가능한 고주파 동축 접속 장치.
6. 청구항 1이나, 청구항 2나, 청구항 3에 있어서, 후크{hook}를 갖는 하우징{housing}을 통해, 스냅 인{snap-in} 결합이 가능한 고주파 동축 접속 장치.
7. 청구항 1이나, 청구항 2나, 청구항 3에 있어서, 상대 접속 장치와의 전기적 접속에 있어서 핀 스프링{pin spring}을 이용하는 고주파 동축 접속 장치.
8. 청구항 1이나, 청구항 2나, 청구항 3에 있어서, 접속 대상이 되는 회로와 동축 케이블을 통해 급전되는 고주파 동축 접속 장치.
9. 청구항 1이나, 청구항 2나, 청구항 3에 있어서, 1Mhz 이상 20Ghz 이하의 고주파 전기 신호의 전송에 있어서 10Ω에서 150Ω까지의 임피던스를 갖는 고주파 동축 접속 장치.

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