KR20140037456A - 소형 도파관 종단기 - Google Patents

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엄만석
곽창수
윤소현
최장섭
이홍열
신동환
노윤섭
염인복
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한국전자통신연구원
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Abstract

실시 예에 따른 소형 도파관 종단기는 주파수 특성이 향상되도록, 실시 예는 도파관, 상기 도파관에 결합되며, 홈이 형성된 종단부 및 상기 홈에 결합되며, 상기 도파관의 중심 영역으로 입력된 입력신호를 감쇠시키는 박막 저항부를 포함하는 소형 도파관 종단기를 제공한다.

Description

소형 도파관 종단기{Compact waveguide termination}
실시 예는 소형 도파관 종단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주파수 특성이 향상된 소형 도파관 종단기에 관한 것이다.
일반적으로 밀리미터파 대역 이상을 사용하는 무선 통신 시스템에서는 마이크로스트립 또는 동축선로보다 상대적으로 부피가 큰 도파관 형태의 부품 및 전송선로가 우수한 전기적 성능으로 인해 계속 사용되고 있다. 정합된 전력 합성기 등과 같은 도파관 부품 뿐만 아니라 시험을 위해서 필요한 부품 중에 하나가 도파관 종단기이다.
도파관 종단기를 단순히 시험용으로 사용되는 경우에는 부피에 대한 제약을 받지 않으나 마이크로파 대역 부품의 일부 또는 자동 시험 장치의 일부로 이용될 때에는 소형 도파관 종단기가 요구된다. 특히 주파수가 높아질수록 제작에 의한 오차로 인해 주파수 특성이 열화될 수 있기 때문에 제작이 용이하면서 광대역 특성을 지닌 형태가 요구된다.
최근들어, 주파수 특성이 우수하며 입력신호를 감쇠 또는 소멸시키기 용이한 구조를 갖는 소형 도파관 종단기에 대하여 연구중에 있다.
실시 예의 목적은, 주파수 특성이 향상된 소형 도파관 종단기를 제공함에 있다.
실시 예에 따른 소형 도파관 종단기는, 도파관, 상기 도파관에 결합되며, 홈이 형성된 종단부 및 상기 홈에 결합되며, 상기 도파관의 중심 영역으로 입력된 입력신호를 감쇠시키는 박막 저항부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 소형 도파관 종단기는, 정교한 패턴 제작이 용이한 박막 저항이 형성된 기판을 도파관의 일측 종단면에 결합되는 종단부에 결합하여 도파관의 전계가 높은 중앙 부분에 배치함으로써, 도파관 표면 저항값의 변동에 무관하게 반사손실 성능을 유지하면서 입력되는 입력 신호를 효과적으로 감쇠 또는 소멸시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 소형 도파관 종단기는, 박막 저항부와 종단부의 결합이 용이하며, 도과관과 종단부의 결합이 용이함으로써, 조립성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 소형 도파관 종단기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 나타낸 박막 저항부에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 소형 도파관 종단기를 이용한 전기적인 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 1에 나타낸 소형 도파관 종단기를 이용한 전기적인 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 실시 예에 따른 소형 도파관 종단기에 대한 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 도면을 중심으로 상세히 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 소형 도파관 종단기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 소형 도파관 종단기(100)는 도파관(110), 종단부(120) 및 박막 저항부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 도파관(110)은 금속관, 동착 게이블 및 광 섬유 등이 있으며, 실시 예에서 도파관(110)은 직사각형 형상의 구형 금속관으로 설명한다.
도파관(110)은 입력되는 입력신호의 진동에 의한 전력소비를 줄이기 위해 상기 입력신호를 도파관(100)의 중앙부에 집중되도록 할 수 있다.
종단부(120)는 도과판(110)의 일측 종단면에 결합될 수 있다.
이때, 종단부(120)는 도과판(110)의 일측 종단면에 접착제(미도시)에 접착되어 결합되거나, 결합부재(미도시)에 의해 결합될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 종단부(120)는 도파관(110)의 중앙부에 대응되는 위치에 홈(v)이 형성될 수 있다.
홈(v)은 박막 저항부(130)와 결합되도록, 박막 저항부(130)의 일측면과 동일한 형상을 가질수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 홈(v)의 깊이는 박막 저항부(130)가 결합되어, 박막 저항부(130)가 고정되도록 할 수 있도록 하며, 종단부(120)의 두께 대비 0.2배 이상 또는 관통이 되도록한다. 즉, 홈(v)은 종단부(120)의 두께 대비 0.2배 미만의 깊이를 가지는 경우 박막 저항부(130)가 결합 고정되기 어려우며, 그에 따라 제조 공정상 불량 확률이 높아질 수 있다.
박막 저항부(130)는 기판(132) 및 기판(132) 상에 형성된 박막 저항(134)을 포함할 수 있다.
여기서, 기판(132)은 유전율을 가지며, 예를 들면, 알루미나 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 기판(132)은 투명한 유리 재질일 수 있으며, 상기 유리 재질 상에 유전 물질이 도포될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
기판(132)의 형태는 폼(foam) 또는 하니컴(honycomb) 형태일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
박막 저항(134)은 TaN, SiCr 및 NiCr 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 입력 신호에 대한 임피던스 정합을 위하여 계단 패턴 또는 테이퍼 패턴으로 기판(132) 상에 형성될 수 있다.
이때, 박막 저항(134)의 길이 및 폭은 기판(132)의 두께 및 유전율에 따라 가변될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
즉, 박막 저항(134)의 길이 및 폭과 기판(132)의 두께 및 유전율은 상기 입력 신호를 감쇠 또는 소멸시키기 위한 저항값과 밀접한 관계가 있음으로써, 상호 조절하여 상기 저항값을 조절할 수 있다.
또한, 홈(v)과 박막 저항부(130) 사이에는 에폭시 등과 같은 접착제를 이용하여 결합 고정시킬 수 있다.
실시 예에 따른 소형 도파관 종단기(100)는 기판(132) 및 박막 저항(134)을 포함하는 박막 저항부(130)를 도파관(110)의 중앙부에 배치되도록 함으로써, 기존의 도파관(110)에 바로 체결할 수 있으며, 도파관(110)의 표면 저항값이 변동되는 경우에도 박막 저항부(130)의 저항값이 고정될 수 있음으로써, 반사 손실 성능을 유지하기 용이한 이점이 있다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 나타낸 박막 저항부에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 박막 저항부(130)는 도 1에 나타낸 박막 저항부(130)를 확대하여 나타낸 것이다.
즉, 박막 저항부(130)는 기판(132)에 형성된 박막 저항(134)가 계단 패턴으로 가지고 형성될 수 있다.
이때, 박막 저항(132)은 도파관(110)에 입력된 입력신호에 대한 반사손실 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 박막 저항부(130)는 테이퍼 패턴으로 박막 저항(134)이 형성된 것을 알 수 있다.
다시 말하면, 도 2 내지 도 4에 나타낸 박막 저항부(130)는 계단 패턴 또는 테이퍼 패턴으로 박막 저항(134)이 기판(132)에 형성됨에 따라 반사 손실 특성이 우수할 수 있다.
도 5는 도 1에 나타낸 소형 도파관 종단기를 이용한 전기적인 특성을 나타낸 그래프이고, 도 6은 도 1에 나타낸 소형 도파관 종단기를 이용한 전기적인 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도파관 종단기(100)의 성능을 신뢰성이 높은 전자계 해석 툴을 이용하여 해석된 성능 지표를 나타는 반사손실 특성에 관한 그래프이다.
여기서, 박막 저항부(130)는 3단 계단 패턴으로 형성된 TaN 재질의 박막 저항(134)의 저항값(Rs)을 100옴으로 설정하였으며, 5 mil (0.13 mm) 두께의 기판(132)에 부착되어 도파관(110)의 중앙부에 배치될 수 있다.
이때, 기판(132)의 길이는 7 mm 이하이며, 도파관(110)은 30 GHz 대역에서 사용되는 WR28의 표준 도파관이다.
여기서, 기판(132)의 길이가 약 7 mm 이하인 경우에, 도파관 종단기(100)는 25% 이상의 대역폭에서 15 dB 이상의 반사손실 확보가 되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 도파관 종단기(100)에 포함된 박막 저항부(130)의 박막 저항(134)에 대한 저항값(Rs)를 가변시켰을때 전기적인 특성 변화에 관한 그래프이다.
즉, 도파관 종단기(100)는 박막 저항(134)의 저항값(Rs)을 100옴 내지 150옴으로 변동된 상태에서도 대역폭 내에서 전기적인 특성이 유사한 것으로 확인할 수 있다.
이와 같이, 실시 예에 따른 도파관 종단기(100)는 박막 저항부(130)에 포함된 기판(132)의 길이가 10mm 이내의 30 GHz 대역용으로 반사손실 대역이 대역폭 25% 이상에서 15dB 이상을 나타내므로, 반사손실 성능이 향상되는 것을 알 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시 예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
100: 도파관 종단기 110: 도파관
120: 종단부 130: 박막 저항부

Claims (8)

  1. 도파관;
    상기 도파관에 결합되며, 홈이 형성된 종단부; 및
    상기 홈에 결합되며, 상기 도파관의 중심 영역으로 입력된 입력신호를 감쇠시키는 박막 저항부;를 포함하는 소형 도파관 종단기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종단부는,
    상기 도파관의 일측 종단면에 배치되며,
    상기 홈은,
    상기 도파관의 중앙부에 형성된 소형 도파관 종단기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 저항부는,
    기판; 및
    상기 기판 상에 형성된 박막 저항;을 포함하는 소형 도파관 종단기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은,
    알루미나 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함하는 소형 도파관 종단기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은,
    폼(foam) 또는 하니컴(honycomb) 형태인 소형 도파관 종단기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 박막 저항은,
    TaN, SiCr 및 NiCr 중 적어도 하나를 포함하는 소형 도파관 종단기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 박막 저항은,
    상기 입력 신호에 대한 임피던스 정합을 위하여 계단 패턴 또는 테이퍼 패턴 으로 상기 기판에 형성된 소형 도파관 종단기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈에 상기 박막 저항부를 결합하는 접착부재를 포함하는 소형 도파관 종단기.
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