KR20170021152A - 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기 - Google Patents

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KR20170021152A
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Abstract

본 발명은 전력 결합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동축 도파관 내에서 공간 결합 방식에 따라 전력 결합을 수행하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기에 대한 것이다.

Description

동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기{SPATIAL POWER COMBINER BASED ON COAXIAL WAVEGUIDE}
본 발명은 전력 결합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동축 도파관 내에서 공간 결합 방식에 따라 전력 결합을 수행하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기에 대한 것이다.
밀리미터파 및 마이크로파 대역에서의 전력 결합 기술은 크게 평면(planar) 결합 방식과 공간(spatial) 결합 방식으로 나뉠 수 있다.
평면 결합 방식은 전력 소자의 개수가 늘어날수록 전력 분배 및/또는 결합을 위한 전송선의 길이가 늘어나 전력 손실 및/또는 복잡도가 증가하여 밀리미터파 대역 이상의 주파수에서 고출력, 고효율의 전력 결합기를 설계하는데 어려움이 존재한다.
이에 비하여, 공간 결합 방식은 평면 결합 방식과 같이 전력 소자의 증가에 비례하여 전력 손실이 증가하지 않는 장점이 있다. 공간 결합 방식은 자유 공간에서 전력을 결합하는 방식과 도파관 내에서 결합하는 방식으로 구분될 수 있다. 이 중 도파관 내에서 결합하는 방식은 도파관이 방열판 역할을 수행함으로써 높은 결합 효율을 얻을 수 있어 고출력, 고효율의 전력 결합기 설계에 많이 활용되고 있다.
필드 분포가 균일하지 않은 구형 도파관에 비하여 동축 도파관은 필드 분포가 내부 도체를 중심으로 균일하게 분포되므로 전력 결합시 증폭기의 위치에 따른 구동 전력의 차이의 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.
종래의 동축 도파관 기반의 전력 결합기 구조를 살펴보면, 다수의 핀라인(finline) 안테나 소자가 내부 도체와 외부 도체 사이에 방사상으로 배치되는 형태를 취한다. 이때, 핀라인 안테나 소자는 유전체 기판의 양면에 핀라인 금속 패터닝(patterning)을 수행하여 형성된다.
이와 같이, 종래의 동축 도파관 기반의 전력 결합기는 유전체 기판을 기반으로 하는 안테나 소자를 이용함으로써 내·외부 도체에 부착하는데 어려움이 존재하며, 견고성이나 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 유전체 기판을 접지선과 연결하기 어렵고, 유전체 기판의 낮은 열전도율로 말미암아 전력 결합 성능과 방열성이 저하되는 단점이 존재하였다. 더불어, 유전체 기판상의 금속 패터닝 작업으로 인하여 제작을 위한 시간 및/또는 비용이 증대된다.
뿐만 아니라, 유전체 기판의 사용으로 인하여 마이크로스트립 라인(microstrip line)과 슬롯라인(slotline)의 원치않는 공진 모드(resonance mode)가 형성되어 반사손실이 발생하고 이는 곧 전력 결합 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용하는 문제점이 있었다. 이를 방지하기 위하여 다수의 비아홀(via hole)을 형성하는 방법을 생각할 수 있으나, 이는 곧 제작에 번거로움을 야기하게 된다.
따라서, 유전체 기판을 이용하여 제작되는 종래의 동축 도파관 기반의 전력 결합기에 비하여 우수한 전력 결합 성능을 얻을 수 있고, 제작이 더욱 용이한 전력 결합기가 요구되고 있다.
1. 한국등록특허번호 제10-1473647호(2014.12.11)
1. 이수현, "동축선로 도파관을 이용한 공간 전력 결합기에 관한 연구"광운대학교 학위논문, 2011년 2. 김보기외, "핀라인-마이크로스트립 변환을 이용한 동축선로 도파관 형태의 공간 결합기"한국ITS학회논문지 제10권 제5호 통권37호 (2011. 10) pp.79-86
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 더욱 우수한 전력 결합 성능을 얻을 수 있는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제작 비용 절감 및/또는 더욱 용이한 제작이 가능한 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 더욱 우수한 전력 결합 성능을 얻을 수 있는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기를 제공한다.
상기 공간 전력 결합기는,
일단이 입력 커넥터 소자와 연결되며 상기 커넥터 소자를 통해 입력되는 입력 신호를 분배하는 입력부;
상기 입력부의 타단과 연결되며, 분배된 입력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 원통형 중심부; 및
상기 원통형 중심부의 일단과 연결되고 타단이 출력 커넥터 소자와 연결되며, 상기 증폭 신호를 결합하여 출력 신호를 생성하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 원통형 중심부는 내부에 방사상(radially)으로 고정 배치되며, 상기 분배된 입력 신호에 대하여 슬롯라인-마이크로스트립 천이(slotline-microstrip transition)를 제공하며, 동축 도파관의 진행방향에 수직인 중심축을 기준으로 대칭적 구조를 가지는 금속 기반의 다수의 슬롯라인 소자를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 슬롯라인 소자에는 상기 중심축으로 근접할수록 간격이 좁아지게 테이퍼드 슬롯라인(tapered slotline)이 형성되고, 상기 테이퍼드 슬롯라인의 말단에 스터브(stub) 구조가 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 원통형 중심부는, 마이크로스트립 라인을 통해 상기 다수의 슬롯라인 소자 각각과 연결되어 상기 분배된 입력신호의 증폭을 수행하는 다수의 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 증폭소자를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 원통형 중심부는, 상기 다수의 슬롯라인 소자가 각각 개재된 다수의 금속 트레이를 결합하여 조립되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 금속 트레이는, 상기 원통형 중심부의 내부 도체에 접촉되며 상기 슬롯라인의 일단과 고정 결합되는 제 1 금속 트레이층; 및 상기 슬롯라인의 타단과 고정 결합되며, 상기 원통형 중심부의 외부 도체를 구성하는 제 2 금속 트레이층;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 금속 트레이층에는 접지를 위한 개스킷(gasket)이 삽입되는 다수의 개스킷 홈이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 금속 트레이층 및 상기 제 2 금속 트레이층에는 상기 원통형 중심부의 위치를 상기 입력부 및 상기 출력부의 위치와 정합하기 위한 가이드 핀이 삽입되는 다수의 가이드 홀이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 금속 트레이층에는 상기 원통형 중심부를 상기 입력부 및 상기 출력부와 결합시키기 위한 연결 부재가 고정되는 다수의 나사 홀이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 MMIC 증폭소자는 상기 제 2 금속 트레이층의 일측에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 슬롯라인 소자가 고정되지 않는 상기 제 2 금속 트레이층의 타측에는 인접하여 결합되는 상기 제 2 금속 트레이층에 고정되는 상기 MMIC 증폭소자를 덮기 위한 다수의 커버홈이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속 기반의 소자를 활용하여 전력 결합기를 구현함으로써 의도치 않은 공진 모드의 발생을 효과적으로 방지할 수 있고, 쉽게 그라운딩(grounding)을 달성할 수 있어 전력 결합 성능을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 프레스 가공을 통하여 제작할 수 있어 제작 시간 및/또는 비용이 단축된다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 금속의 높은 열전도율을 통하여 방열 성능을 개선할 수 있고, 내구성 및 견고성을 획득할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기(100)에 대한 전단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기(100)에서 슬롯라인 소자(140)가 개재된 금속 트레이(T)의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 원통형 중심부(120)의 단면도이다.
도 4는 원통형 중심부의 중심이 절단된 원통형 중심부의 단면도로서, 슬롯라인 소자가 고정되지 않은 단면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 다수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 다수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기(100)에 대한 전단면도이다. 도 1을 참조하면, 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기(100)는 크게 입력부(110), 원통형 중심부(120), 및 출력부(130)로 구분될 수 있다.
입력부(110)는 공간 전력 결합기(100)의 입력단(111)을 통하여 입력된 입력 신호를 분배하는 역할을 수행하는 부분이다. 이 입력부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 입력단(101)에서부터 멀어질수록 폭이 넓어지는 나팔형태의 원뿔형상(conical)을 가지는 제 1 내부 도체(112)와 제 1 외부 도체(114)를 포함하여 구현될 수 있다. 입력부(110)의 일단은 후술되는 원통형 중심부(120)에 연결되며, 타단은 N형 커넥터(connector)를 비롯한 입력 커넥터 소자(미도시)와 연결될 수 있다.
원통형(cylinderical) 중심부(120)는 입력부(110)와 물리적, 전기적으로 연결되어 공간 전력 결합기(100)의 중앙에 해당하는 부분으로, 내부에 존재하는 다수의 슬롯라인(slotline) 소자(140)와 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 증폭소자(150)를 통하여 분배된 입력 신호의 증폭이 수행된다.
출력부(130)는 원통형 중심부(120)와 물리적, 전기적으로 연결되어 원통형 중심부(120)의 다수의 슬롯라인 소자(140)로부터 전달되는 증폭 신호를 결합하여 출력단으로 출력한다. 출력부(130)는 입력부(110)와 마찬가지로 도 1에 도시된 바와 같이 원통형 중심부(120)로부터 출력단 방향으로 폭이 점차 좁아지는 나팔형태의 원뿔형상을 가지는 제 3 내부 도체(132)와 제 3 외부 도체(134)를 포함하여 구현될 수 있다. 한편, 출력부(130)의 말단 역시 출력 커넥터 소자(미도시)와 연결될 수 있다.
위와 같이 세 부분으로 구획되는 결합기(100)를 통해 신호가 결합되는 과정을 간단히 살펴보면, 먼저, 입력부(10)로부터 전달되는 입력 신호는 원통형 중심부(120)의 다수의 슬롯라인 소자(140)에 분배된다. 분배된 입력신호는 슬롯라인-마이크로스트립 천이(slotline-microstrip transition)를 위한 마이크로스트립 라인(152)과 MMIC 증폭소자(150)에 의한 증폭을 거쳐 증폭신호가 생성된다. 이러한 증폭 신호는 다수의 슬롯라인 소자(140)로부터 결합되어 출력 신호가 생성되고, 출력부(130)를 거쳐 출력된다.
또한, 원통형 중심부(120)는 입력부(110)의 제 1 내부 도체(112)와 출력부(130)의 제 3 내부 도체(132)에 양단이 각각 연결되는 제 2 내부 도체(122), 입력부(110)의 제 1 외부 도체(114)와 출력부(130)의 제 3 외부 도체(134)에 양단이 각각 연결되는 원통형 중심부(120)의 제 2 외부 도체(124), 원통형 중심부(120)의 제 2 내부 도체(122)와 제 2 외부 도체(124) 사이에 방사상(radially)으로 고정 배치되는 금속 기반의 다수의 슬롯라인(slotline) 소자(140), 및 각각의 슬롯라인 소자(140)와 마이크로스트립 라인(microstrip line)(152)을 통해 연결되어 신호의 증폭을 수행하는 다수의 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 증폭소자(150)를 포함한다.
도 1에 도시된 구성을 포함하는 원통형 중심부(120)는 제 2 내부 도체(122)에 슬롯(slot)을 형성하고, 슬롯 사이에 슬롯라인 소자(40)를 방사상으로 끼워 형성하는 방법 등 공지된 다양한 방법으로 제조할 수 있으나, 본명의 일실시예에서는 원통형 중심부(120)의 제조방법의 일예로서 다수의 금속 트레이(metal tray)의 조립을 통한 제조방법을 설명하기로 한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 중심부(120)의 구성을 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기(100)에서 슬롯라인 소자(140)가 개재된 금속 트레이(T)의 측면도이다. 도 2를 참조하면, 원통형 중심부(도 1의 120)는 다수의 금속 트레이(T)를 원통형 중심부(120)의 제 2 내부 도체(도 1의 122)를 중심으로 원형으로 결합하여 형성될 수 있다.
금속 트레이(T)에는 제 1 금속 트레이층(260), 제 2 금속 트레이층(270), 슬롯라인 소자(140), 및 MMIC 증폭소자(150)가 포함된다. 여기서, 제 1 금속 트레이층(260) 및 제 2 금속 트레이층(270)은 제 2 외부도체(124)가 된다.
제 1 금속 트레이층(260)은 원통형 중심부(120)의 제 2 내부 도체(122)에 접촉되는 부분이다. 제 2 금속 트레이층(270)은 결합을 통하여 원통형 중심부(120)의 제 2 외부 도체(도 1의 124)를 구성한다.
슬롯라인 소자(140)는 원통형 중심부(120) 내부에 방사상으로 고정 배치되어 슬롯라인-마이크로스트립 천이(slotline-microstrip transition)를 제공하는 금속 기반의 소자이다. 참고로, 슬롯라인-마이크로스트립 천이는 마그네틱 커플링(magnetic coupling)을 이용하는 이미 알려져 있는 변환으로서, 설명의 간략화를 위하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 계속 참조하면, 슬롯라인 소자(140)는 입력부(도 1의 110의 점선부분) 쪽에 대응하는 부분과 출력부(도 1의 130의 점선부분) 쪽에 대응하는 부분이 동축 도파관 진행방향과 수직인 원통 중심부(도 1의 120)의 세로 중심축을 기준으로 서로 대칭적인 구조를 가지도록 형성된다. 이에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 슬롯라인 소자(140)는 동축 도파관의 진행방향에 수직인 금속 트레이(T)의 중심축(A)을 기준으로 대칭적인 형상을 갖게 된다.
또한, 슬롯라인 소자(140)는 동축 도파관 내에 입사되는 신호의 슬롯라인-마이크로스트립 천이를 위한 슬롯라인-마이크로스트립 천이구조를 가진다. 즉, 슬롯라인 소자(140)에는 중심축(A)으로 근접할수록 간격이 좁아지는 테이퍼드 슬롯라인(tapered slotline)(244)이 형성되고, 테이퍼드 슬롯라인(44) 말단에 연결되는 스터브(stub)(246) 구조가 마련된다. 스터브(stub)(246) 구조는 슬롯라인 소자(140)에 서로의 신호의 크기가 같으며 180도 차이의 역위상을 갖는 평형 형태(balanced) 신호를 급전하고, 반면에 마이크로 스트립 라인(152)에는 불평형(unbalanced) 형태의 신호를 급전하는 역할을 한다. 이러한 스터브(stub)(246) 구조를 밸룬(balun: balanced to unbalanced transmission line) 이라하며, 전기적 신호를 슬롯(slot)라인에서 마이크로 스트립라인으로 변환하는 일종의 임피던스 변환기 역할을 한다.
스터브(stub)(246)구조는 일반적으로 원형 형태의 쇼트(short) 스터브(stub)로 이루어지며, 스터브(stub)(246)구조의 크기는 슬롯라인 소자(140)와 마이크로 스트립 라인(152)간의 광대역 임피던스 정합에 의해서 결정된다.
MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 증폭소자(150)는 마이크로스트립 라인(152)을 통하여 각각의 슬롯라인 소자(140)와 연결되어 동축 도파관에 입사되는 분배된 입력 신호의 증폭을 수행하여 증폭 신호를 생성한다. 이를 위하여, MMIC 증폭소자(150)의 일단은 금속 트레이(T)의 중심축(A)을 중심으로 입력부(110)에 가까운 슬롯라인 소자(140) 부분과 연결되고, 타단은 출력부(130)에 가까운 슬롯라인 소자(140) 부분에 각각 연결된다.
한편, MMIC 증폭소자(150)는 슬롯라인 소자(140) 내부에 존재할 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 금속 트레이층(170)에 위치할 수도 있다. 이 경우, 제 2 금속 트레이층(170)에는 일측에 고정되는 슬롯라인 소자(140)와 MMIC 증폭소자(150)의 높이 균형을 맞추기 위하여 MMIC 증폭소자(150)의 삽입을 위한 홈이 형성될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 원통형 중심부(120)의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 원통형 중심부(도 1의 120)는 이상에서 설명된 다수의 금속 트레이(도 2의 T)가 원통형 중심부(120)의 제 2 내부 도체(122)를 중심으로 원형으로 결합되어 형성된다. 즉, 원통형 중심부(120)의 제 2 내부 도체(122)에 제 1 금속 트레이층(260)이 접하도록 조립되며, 이에 따라, 슬롯라인 소자(140)가 원통형 중심부(120)의 제 2 내부 도체(122)를 중심으로 방사상으로 배치된다.
이때, 슬롯라인 소자(140)의 구체적 길이, 폭, 구조 등은 입력부(110) 및/또는 출력부(130) 및/또는 원통형 중심부(120)의 임피던스 매칭(impedance matching)의 최적화, 반사(reflection) 계수의 최소화, 공간 전력 결합기(100)의 광대역 특성 등을 종합적으로 고려하여 설계될 수 있다. 그리고, 슬롯라인 소자(40)의 개수 및 슬롯라인 소자(40) 간의 각도는 결합기(100)의 사이즈, 요구되는 출력전력의 크기 등을 고려하여 결정된다.
또한, 제 1 금속 트레이층(260)에는 접지를 위하여 제 2 내부 도체(122)에 접촉되는 부분에 개스킷(gasket)이 삽입되기 되기 위한 다수의 개스킷 홈(groove)(362)이 일정간격으로 형성된다. 이때, 개스킷은 스파이럴 스프링 개스킷(spiral spring gasket)을 비롯하여 탄성력이 있는 다양한 종류의 개스킷이 적용될 수 있다.
또한, 제 1 금속 트레이층(260)에는 원통형 중심부(120)의 위치를 입력부(110)와 출력부(130)의 위치와 정합(aligning)하기 위한 가이드 핀(guide pin)이 삽입되는 다수의 가이드 홀(364)이 일정간경으로 형성된다.
또한, 제 2 금속 트레이층(270)에는 제 1 금속 트레이층(260)에서와 마찬가지로, 원통형 중심부(120)의 위치를 입력부(110)와 출력부(130)의 위치와 정합하기 위한 가이드 핀이 삽입되는 가이드 홀(372)과 가이드 핀에 의하여 정합된 위치에 원통형 중심부(120)를 입력부(110) 및 출력부(130)와 결합시키기 위한 나사 등의 연결 부재가 고정되는 다수의 나사 홀(374)이 일정간격으로 형성된다.
도 4는 원통형 중심부의 중심이 절단된 원통형 중심부의 단면도로서, 슬롯라인 소자가 고정되지 않은 단면이다. 도 4를 참조하면, 슬롯라인 소자(140)가 고정되지 않는 제 2 금속 트레이층(170)의 타측에는 인접한 금속 트레이(T)의 MMIC 증폭소자(150)를 커버(cover)하기 위한 커버 홈(476)이 형성된다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 슬롯라인 소자(140)는 제 1 금속 트레이층(160)의 일측과 제 2 금속 트레이층(170)의 일측 사이에 고정된다. 이때, 슬롯라인 소자(140)는 나사 등의 연결 부재를 이용하여 고정될 수 있다. 이와 같이, 하나의 금속 트레이(T)에는 하나의 슬롯라인 소자(140)가 포함되는 것으로, 결과적으로 금속 트레이(T)는 슬롯라인 소자(140)가 결합되지 않는 타측이 개방된 웨지(wedge) 형상을 가지게 된다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동축 도파관 기반 공간 전력 결합기(100)에 의하면, 금속 기반의 소자를 활용함으로써 종래 유전체 기판을 기반으로 하는 안테나 소자를 이용하던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 의도치 않은 공진 모드의 발생을 방지하여 전력 결합 성능의 증대를 도모할 수 있음과 동시에 프레스 금속 가공을 통한 간편한 제작이 가능하므로 제작 시간 및 비용을 효과적으로 단축할 수 있다.
100: 공간 전력 결합기
101: 입력단 102: 출력단
110: 입력부
112: 제 1 내부 도체 114: 제 1 외부 도체
122: 제 2 내부 도체 124: 제 2 외부 도체
132: 제 3 내부 도체 134: 제 3 외부 도체
120: 원통형 중심부 130: 출력부
140: 슬롯라인 소자
150: MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 증폭소자
152: 마이크로스트립 라인
T: 금속 트레이 260: 제 1 금속 트레이 층
270: 제 2 금속 트레이 층
244: 테이퍼드 슬롯 라인
246: 스터브

Claims (10)

  1. 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기에 있어서,
    일단이 입력 커넥터 소자와 연결되며 상기 커넥터 소자를 통해 입력되는 입력 신호를 분배하는 입력부;
    상기 입력부의 타단과 연결되며, 분배된 입력 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 원통형 중심부; 및
    상기 원통형 중심부의 일단과 연결되고 타단이 출력 커넥터 소자와 연결되며, 상기 증폭 신호를 결합하여 출력 신호를 생성하는 출력부;를 포함하고,
    상기 원통형 중심부는 내부에 방사상(radially)으로 고정 배치되며, 상기 분배된 입력 신호에 대하여 슬롯라인-마이크로스트립 천이(slotline-microstrip transition)를 제공하며, 동축 도파관의 진행방향에 수직인 중심축을 기준으로 대칭적 구조를 가지는 금속 기반의 다수의 슬롯라인 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 슬롯라인 소자에는 상기 중심축으로 근접할수록 간격이 좁아지게 테이퍼드 슬롯라인(tapered slotline)이 형성되고, 상기 테이퍼드 슬롯라인의 말단에 스터브(stub) 구조가 연결되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 중심부는, 마이크로스트립 라인을 통해 상기 다수의 슬롯라인 소자 각각과 연결되어 상기 분배된 입력신호의 증폭을 수행하는 다수의 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 증폭소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원통형 중심부는, 상기 다수의 슬롯라인 소자가 각각 개재된 다수의 금속 트레이를 결합하여 조립되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속 트레이는,
    상기 원통형 중심부의 내부 도체에 접촉되며 상기 슬롯라인의 일단과 고정 결합되는 제 1 금속 트레이층; 및
    상기 슬롯라인의 타단과 고정 결합되며, 상기 원통형 중심부의 외부 도체를 구성하는 제 2 금속 트레이층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 금속 트레이층에는 접지를 위한 개스킷(gasket)이 삽입되는 다수의 개스킷 홈이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 금속 트레이층 및 상기 제 2 금속 트레이층에는 상기 원통형 중심부의 위치를 상기 입력부 및 상기 출력부의 위치와 정합하기 위한 가이드 핀이 삽입되는 다수의 가이드 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제 2 금속 트레이층에는 상기 원통형 중심부를 상기 입력부 및 상기 출력부와 결합시키기 위한 연결 부재가 고정되는 다수의 나사 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 MMIC 증폭소자는 상기 제 2 금속 트레이층의 일측에 위치되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 슬롯라인 소자가 고정되지 않는 상기 제 2 금속 트레이층의 타측에는 인접하여 결합되는 상기 제 2 금속 트레이층에 고정되는 상기 MMIC 증폭소자를 덮기 위한 다수의 커버홈이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 도파관 기반의 공간 전력 결합기.
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