KR20190037160A - 저손실 플러그 연결 배열체 및 적어도 하나의 이러한 플러그 연결 배열체를 갖는 시스템 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 방사선 소스(radiation source)를 적어도 하나의 유전체 도파관(dielectric waveguide)에 기계적으로 그리고 전자기적으로 결합시키기 위한 플러그 연결 배열체가 개시되며, 이 플러그 연결 배열체는 인쇄 회로 기판 상에 장착될 수 있는 적어도 하나의 하우징, 전자기파들을 생성하기 위한 적어도 하나의 방사선 소스 및 적어도 하나의 유전체 도파관을 가지며, 적어도 하나의 방사선 소스는, 장착 상태에서, 인쇄 회로 기판 상에 하우징에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 적어도 하나의 유전체 도파관을 수용하고 정렬하기 위한 적어도 하나의 수용 유닛이 하우징에 연결되며, 수용된 상태에서 적어도 하나의 수용 유닛에 의해 수용될 수 있는 유전체 도파관은 적어도 하나의 방사선 소스에 전자기적으로 결합될 수 있다. 또한, 전자기 방사선에 의해 데이터를 전송하기 위한 시스템이 개시된다.

Description

저손실 플러그 연결 배열체 및 적어도 하나의 이러한 플러그 연결 배열체를 갖는 시스템 {LOW-LOSS PLUG CONNECTION ARRANGEMENT AND SYSTEM HAVING AT LEAST ONE SUCH PLUG CONNECTION ARRANGEMENT}
본 발명은 인쇄 회로 기판 상에 장착될 수 있는 적어도 하나의 하우징을 가지고, 전자기파들을 생성하기 위한 적어도 하나의 방사 소스(radiation source)를 가지고, 적어도 하나의 유전체 도파관(dielectric waveguide)을 가지는, 적어도 하나의 방사 소스를 적어도 하나의 유전체 도파관에 기계적으로 그리고 전자기적으로 커플링(coupling)하기 위한 플러그 연결 배열체(plug connection arrangement)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 2 개의 제어기들 사이에서 전자기 방사(electromagnetic radiation)에 의해 데이터를 송신하기 위한 시스템에 관한 것이다.
고-주파수 캐리어 신호들을 갖는 시스템들은 높은 데이터 송신 속도들(transmission rates)을 갖는 미래의 통신 방법들을 위하여 이용될 수 있다. 이러한 고-주파수 캐리어 신호들은 밀리미터 또는 마이크로미터 범위에서의 파장을 갖는 전자기 광선(electromagnetic ray)들이다. 그러나, 이 목적을 위하여 제공된 방사 소스들은 데이터 송신을 위하여 제한된 주파수 범위에서 제한된 이용가능한 전력(power)을 가진다. 데이터 송신을 보장할 수 있기 위하여, 수신 유닛들은 규정된 최소 신호 강도를 요구한다.
특히, 자동차 산업에서는, 10 내지 15 m 사이의 전자기 방사를 위한 송신 길이들이 요구된다. 유전체 도파관들로, 전자기 광선들은 이 송신 길이들 상에 안내될 수 있다. 유전체 도파관들 내부 및 플러그 연결들에서의 손실들, 또는 유전체 도파관들의 커플링(coupling)들로 인해, 규정된 최소 신호 강도를 보장하는 것은 문제가 있을 수 있다. 이에 따라, 유전체 도파관들은 송신된 전자기 방사의 가능한 한 낮은 감쇠를 가져야 한다. 그러나, 유전체 도파관들은 재료 선택, 길이, 및 배열체에 관하여 확립될 수 있다. 또한, 액추에이터들 또는 방사 소스들 및 유전체 도파관들의 최적화들은 종종, 단지 많은 노력으로만 가능하다.
본 발명의 문제는 적어도 하나의 방사 소스를 적어도 하나의 유전체 도파관과 커플링하기 위한 감소된 전자기 손실들을 갖는 개선된 플러그 연결 배열체를 제안하는 것으로서 보여질 수 있다.
이 문제는 독립 청구항들의 개개의 청구 대상에 의하여 해결된다. 본 발명의 유리한 구성들은 개개의 종속 하위청구항들의 청구 대상을 형성한다.
본 발명의 양태에 따르면, 적어도 하나의 방사 소스를 적어도 하나의 유전체 도파관에 기계적으로 그리고 전자기적으로 커플링하기 위한 플러그 연결 배열체가 제공된다. 플러그 연결 배열체는 인쇄 회로 기판 상에 장착될 수 있는 적어도 하나의 하우징, 전자기파들을 생성하기 위한 적어도 하나의 방사 소스, 및 적어도 하나의 유전체 도파관을 가진다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 방사 소스는 인쇄 회로 기판 상에 장착된 상태에서 하우징에 의해, 적어도 섹션들로 봉입되고, 적어도 하나의 유전체 도파관을 수용하고 정렬하기 위한 적어도 하나의 수용 유닛은 하우징에 연결된다. 적어도 하나의 수용 유닛에 의해 수용될 수 있는 유전체 도파관은 수용된 상태에서, 적어도 하나의 방사 소스에 전자기적으로 커플링될 수 있다.
적어도 하나의 수용 유닛은 하우징에 연결될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 수용 유닛은 하우징 상으로 래치결합(latch)될 수 있거나 하우징으로 푸시(push)될 수 있다. 이에 따라, 하우징은 적어도 하나의 방사 소스에 대한 보호부 또는 커버로서, 그리고 인쇄 회로 기판 상으로의 수용 유닛의 기계적 부착부로서 역할을 할 수 있다. 적어도 하나의 방사 소스는 하나 또는 그 초과의 안테나들을 가질 수 있다. 특히, 적어도 하나의 방사 소스는 또한, 안테나들의 어레이(array)일 수 있다. 수용 유닛은 유전체 도파관을 수용할 수 있고 정렬할 수 있다. 이 목적을 위하여, 수용 유닛은 예를 들어, 유전체 도파관의 단면에 따라 형성된 수용 개구부를 가질 수 있다. 예를 들어, 수용 유닛은 원통형 개구부를 가질 수 있다. 유전체 도파관은 규정된 깊이까지 수용 유닛으로 도입될 수 있다. 이 목적을 위하여, 수용 유닛은 유전체 도파관의 단부에 배열된 대응하는 오목부들(recesses)들과 협력하기 위한 제한 엘리먼트들(limiting elements) 또는 래칭 러그들(latching lugs)을 가질 수 있다. 적어도 하나의 유전체 도파관은 또한, 단부에서 단부 슬리브들(end sleeves)을 가질 수 있다. 단부 슬리브들은 수용 유닛에 의해 수용될 수 있고, 이에 따라, 유전체 도파관들을 위치결정하거나 정렬하기 위하여 간접적으로 이용될 수 있다. 수용 유닛은 적어도 하나의 유전체 도파관을 정밀하게 정렬하고 위치결정하기 위하여 이용될 수 있다. 적어도 하나의 유전체 도파관은 적어도 하나의 방사 소스에 대하여 수용 유닛에 의해 정렬될 수 있고 위치결정될 수 있다. 적어도 하나의 유전체 도파관은 바람직하게는, 적어도 하나의 방사 소스가 간격 없이, 전자기 방사를 유전체 도파관으로 커플링할 수 있도록 정렬될 수 있다. 전자기 방사는 예를 들어, 라디오파(radio wave) 신호, 레이더파(radar wave) 신호 등일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 유전체 도파관은 그 단부들에서, 수용 유닛에 의해 적어도 하나의 방사 소스의 주 로브(main lobe)에 수직으로 정렬될 수 있어서, 유전체 도파관으로의 전자기 방사의 전이(transition) 동안의 손실들이 최소화될 수 있다. 적어도 하나의 방사 소스에 의해 방출된 전체 전자기 방사는 바람직하게는 적어도 하나의 유전체 도파관으로 도입될 수 있고, 이에 따라, 적어도 하나의 유전체 도파관으로 커플링될 수 있다. 이것의 결과로서, 유전체 도파관들을 위한 플러그 연결 배열체는 방사 소스와 유전체 도파관 사이의 최소 커플링 손실들로 실현될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 유전체 도파관은 수용 유닛에 의해 적어도 하나의 방사 소스의 상이한 방사 패턴들과 최적으로 정렬될 수 있다.
실시예에 따르면, 하우징은 인쇄 회로 기판의 에지(edge) 상에 장착될 수 있고, 적어도 하나의 방사 소스는 하우징에서 또는 인쇄 회로 기판 상에 배열된다. 인쇄 회로 기판의 에지 상에 하우징을 배열함으로써, 유전체 도파관의 송신 길이가 감소될 수 있고, 이에 따라, 송신 손실들은 또한 최소화될 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 수용 유닛에 의해 수용될 수 있는 적어도 하나의 유전체 도파관은 인쇄 회로 기판의 평면형 신장부(planar elongation)에 평행하게 정렬된다. 적어도 하나의 방사 소스는 인쇄 회로 기판의 평면형 신장부에 평행하게 지향되는 방사 특성을 갖는 소위 "엔드-파이어(end-fire)" 안테나일 수 있다. 적어도 하나의 유전체 도파관은 인쇄 회로 기판의 테두리(rim)에 배열된, 대응하여 정렬된 수용 유닛에 의해 방사-전도 방식으로 방사 소스에, 낮은 손실들로, 연결될 수 있다. 적어도 하나의 유전체 도파관의 송신 길이는 인쇄 회로 기판의 에지 영역에서 플러그 연결을 배열함으로써 감소될 수 있다. 도파관에서의 전자기 방사의 감쇠(attenuation)는 길이-종속적이고, 이에 따라, 또한 감소될 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 수용 유닛에 의해 수용될 수 있는 적어도 하나의 유전체 도파관이 인쇄 회로 기판의 평면형 신장부에 수직으로 정렬된다. 이 경우에, 바람직하게는, 인쇄 회로 기판의 평면형 신장부에 수직으로 지향된 주 로브를 갖는 소위 "브로드사이드(broadside)" 안테나들은 방사 소스들로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 패치 안테나들(patch antennas) 또는 패치 안테나들의 어레이는 방사 소스들로서 이용될 수 있다. 하우징 및 수용 유닛의 조합을 통해, 적어도 하나의 유전체 도파관은 적어도 하나의 방사 소스의 방사 패턴에 최적으로 적응되도록 정렬될 수 있고 위치결정될 수 있다. 이것의 결과로서, 전자기 방사는 효율적인 그리고 무간섭(interference-free) 방식으로 적어도 하나의 유전체 도파관으로 커플링될 수 있다. 하우징은 바람직하게는, 인쇄 회로 기판 상에 장착된 상태에서 적어도 섹션들로 적어도 하나의 방사 소스 및 방사 소스의 액추에이터를 덮을 수 있다. 이것은 적어도 하나의 방사 소스 및 적어도 하나의 방사 소스의 액추에이터의 기계적 보호를 가능하게 한다. 이 경우에, 또한, 전자기 방사가 하우징의 재료를 통해 적어도 하나의 유전체 도파관으로 커플링될 수 있기 때문에, 하우징은 또한, 적어도 하나의 유전체 도파관과 적어도 하나의 방사 소스 사이에서 전자기적으로 투과가능한 장벽(electromagnetically permeable barrier)을 가질 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 수용 유닛에 의해 수용될 수 있는 적어도 하나의 유전체 도파관은 인쇄 회로 기판의 평면형 신장부에 대해 0° 내지 90°의 각도로 정렬된다. 적어도 하나의 방사 소스의 배열체와, 추가로 에지 조건들 및 기하학적 조건들에 따라서는, 적어도 하나의 유전체 도파관을 적어도 하나의 방사 소스와 각도로 커플링할 수 있는 것이 유리할 수 있다. 이 목적을 위하여, 적어도 하나의 방사 소스는 유전체 도파관의 정렬에 따라 적응되는 주 로브 경사부를 가질 수 있다. 방사 소스는 비발디 안테나(Vivaldi antenna)와 같은 "경사진 슬롯(tilted slot)" 안테나, 또는 반사기를 갖는 "테이퍼링된 슬롯(tapered slot)" 안테나일 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 수용 유닛에 의해 수용될 수 있는 적어도 하나의 유전체 도파관은 하우징에서, 적어도 하나의 수용 유닛을 지나서 적어도 하나의 방사 소스까지 연장된다. 이것의 결과로서, 인쇄 회로 기판 상에 배열된 적어도 하나의 방사 소스와, 인쇄 회로 기판으로부터 이격되어 배열된 수용 유닛과의 사이의 간격은 최소화될 수 있다. 이 경우에, 간격은 적어도 하나의 방사 소스의 방사 패턴에 따라 선택될 수 있다. 이것의 결과로서, 적어도 하나의 방사 소스에 의해 생성된 전자기 방사를 적어도 하나의 유전체 도파관으로 커플링할 때의 손실들은 최소화될 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 연결 엘리먼트는, 적어도 하나의 방사 소스를 적어도 하나의 유전체 도파관에 전자기적으로 커플링하기 위하여 적어도 하나의 방사 소스와 적어도 하나의 유전체 도파관 사이에 배열된다. 연결 엘리먼트는 적어도 하나의 방사 소스와 적어도 하나의 유전체 도파관 사이의 상호연결부로서 이용될 수 있다. 이것의 결과로서, 적어도 하나의 방사 소스와 적어도 하나의 유전체 도파관 사이의 전자기 커플링은 개선될 수 있고, 가능한 손실들은 감소될 수 있다. 특히, 전자기 커플링은, 적어도 하나의 유전체 도파관이 적어도 하나의 방사 소스에 대해 최적으로 정렬될 수 없거나 적어도 하나의 방사 소스로부터 과도하게 큰 간격을 가질 경우에, 최적화될 수 있다. 플러그 연결 배열체는 연결 엘리먼트를 통해 가요적인 방식(flexible manner)으로 다양한 인쇄 회로 기판 레이아웃들에 적응가능할 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 연결 엘리먼트는 튜브형이 되도록 형성되고, 금속으로 이루어지거나 금속 코팅으로 이루어진 벽을 가진다. 이 경우에, 연결 엘리먼트는 예를 들어, 금속으로 구성될 수 있거나, 캐리어 물체에서의 금속-코팅된 보어(metal-coated bore)의 형태로 형성될 수 있다. 이 경우에, 적어도 하나의 방사 소스에 대면하는 측면 및 적어도 하나의 유전체 도파관에 대면하는 측면은 전자기 방사의 최적의 전도를 위하여 금속성 코팅들 없이 유지된다. 대안적으로, 연결 엘리먼트는, 방사 소스의 전자기 방사를 송신할 수 있고 원주(circumference) 상에 금속성으로 코팅될 수 있는 재료로 구성될 수 있다. 금속성 코팅을 통해, 연결 엘리먼트는 낮은 손실들로 전자기 방사를 안내할 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 연결 엘리먼트는 직사각형 단면 및 공기-충전된 또는 플라스틱-충전된 내부 체적을 가진다. 연결 엘리먼트는 예를 들어, PE, PTEE, PFA, PP 등과 같은 폴리머로 구성될 수 있고, 금속성 코팅을 제공받을 수 있다. 대안적으로, 연결 엘리먼트는 내측 상에 금속화된 보어의 형태로, 또는 금속 튜브 또는 금속 프로파일(metal profile)의 형태로 구성될 수 있다. 결과적으로, 연결 엘리먼트는, 열 및 압력을 방사 소스와 유전체 도파관 사이의 상이한 공간들에 적용하는 것에 의한 것과 같은 후속하는 적응이 가능한 상태에서, 생산하기가 기술적으로 간단할 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 연결 엘리먼트는 그 단부들에서, 원뿔형태로 넓혀진 단면을 갖는 영역을 각각 가진다. 이것의 결과로서, 적어도 하나의 방사 소스의 방사 패턴 및 신장부에 따라, 최대 방사 전력이 연결 엘리먼트로 커플링될 수 있다. 이와 유사하게, 적어도 하나의 유전체 도파관으로의 전자기 방사의 커플링은 적어도 하나의 유전체 도파관으로의 전이 영역에서의 연결 엘리먼트의 단면의 대응하는 확대에 의해 최적화될 수 있다. 특히, 전이 영역에서, 연결 엘리먼트는 유전체 도파관의 단부 표면에 수직으로 정렬될 수 있어서, 계면들에서의 반사들 및 이에 따라, 또한 전이 손실들이 최소화될 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 연결 엘리먼트는 단부 영역들 사이의 중심 영역을 가지고, 중심 영역의 직사각형 단면은 전자기 방사의 절반 전파 파장(half propagation wavelength)보다 더 큰 높이와, 높이보다 더 작은 폭을 가진다. 연결 엘리먼트는 3 개의 부품들로 분할될 수 있다. 방사 소스를 향해 지향된 영역은 커플링-인(coupling-in)을 개선시키기 위하여 높이 및 폭 및 이에 따라, 또한 단면에 있어서 증가된다. 치수들은 바람직하게는, 적어도 하나의 방사 소스의 종류 및 전자기 방사의 캐리어 주파수에 종속적이다. 중심 영역은 바람직하게는, 전자기 방사를 안내하기 위한 일정한 직사각형 단면을 가진다. 중심 영역은 바람직하게는, 전자기 방사의 단일-모드 전파, 및 결과적으로, 전자기 방사의 가능한 한 낮은 손실을 갖는 송신이 수행될 수 있는 이러한 높이 및 폭을 가진다. 연결 엘리먼트의 제3 영역의 단면은 또한 증가된다. 제3 영역은 여기에서, 유전체 도파관의 재료 및 전자기 방사의 캐리어 주파수에 적응된다. 제1 및 제3 영역의 단면들은 바람직하게는, 단부들에서 원뿔형태로 넓혀진다.
추가의 실시예에 따르면, 연결 엘리먼트는 직선이거나 굴곡되도록 설계된다. 특히, 중심 영역은 예를 들어, 높이 차이들이 굴곡된 형상에 의해 보상될 수 있도록 적응될 수 있다. 적어도 하나의 유전체 도파관은 인쇄 회로 기판으로부터 이격된 수용 유닛에 배열될 수 있고, 적어도 하나의 방사 소스는 인쇄 회로 기판 상에 형성될 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 연결 엘리먼트는 하나의 부품 또는 다수의 부품들로 설계되고, 형태-끼워맞춤(form-fitting) 또는 견고하게-접합된(firmly-bonded) 방식으로 하우징으로 삽입될 수 있다. 하나의 부품으로 설계된 연결 엘리먼트에 대해 대안적으로, 연결 엘리먼트는 또한, 다수의 부품들로 형성될 수 있다. 특히, 연결 엘리먼트는 예를 들어, 2 개 또는 그 초과의 금속성으로 코팅된 쉘(shell)들을 통해 전자기적 전도성 채널로 조립될 수 있다. 전자기 방사는 플라스틱 재료에 의한 것보다, 전도성 채널에서의 공기에 의해 덜(less) 약화되거나 감쇠된다. 연결 엘리먼트는 바람직하게는, 2 개의 부품들로 설계될 수 있고, 여기서, 각각의 부품에서는, 기계적으로 코팅된 채널 절반이 홈(groove)으로서 구성될 수 있다.
추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 방사 소스의 액추에이터가 인쇄 회로 기판 상에, 또는 하우징에 배열된다. 이것의 결과로서, 액추에이터 및/또는 적어도 하나의 방사 소스는 먼지(dirt), 분진(dust), 또는 수분과 같은 외부 환경적 영향들로부터 보호될 수 있다. 특히, 생성된 전자기 광선들이 특히, 하우징의 플라스틱 재료에 의해 투과될 수 있기 때문에, 방사 소스 또는 방사 소스의 액추에이터와 같은 전자 컴포넌트들의 전부 또는 하나의 부품은 하우징에서 봉지(encapsulate)될 수 있거나 성형될 수 있다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 적어도 하나의 제1 제어기와 적어도 하나의 제2 제어기 사이의 전자기 방사에 의해 데이터를 송신하기 위한 시스템이 제공된다. 본 발명에 따르면, 시스템의 각각의 제어기는 본 발명의 일 양태에 따라, 적어도 하나의 플러그 연결 배열체를 갖는 제어기 하우징을 가진다. 또한, 적어도 2 개의 제어기들은 제어기 하우징 외부에 배열된 적어도 하나의 유전체 도파관을 통해 서로 전자기적으로 연결된다.
플러그 연결의 이러한 배열체를 통해, 송신 길이는 유전체 도파관을 통해 감소될 수 있다. 이것의 결과로서, 유전체 도파관에서의 송신 손실들은 감소될 수 있다. 유전체 도파관들을 수용하기 위하여, 제어기 하우징들의 에지 영역들에 배열된, 플러그 연결들을 갖는 "엔드-파이어" 안테나들의 조합은 방사 소스와 유전체 도파관 사이의 효율적인 그리고 강건한 전자기 연결을 가능하게 한다. 수용 유닛들을 이용함으로써, 유전체 도파관들은 방사 소스들 또는 방사 수신기들에 최적으로 적응되도록 정렬될 수 있고 고정될 수 있다. 시스템은 전자기 방사 소스와 방사 수신기 사이, 또는 송신기와 수신기 사이의 필요한 전자기 커플링들의 수를 감소시킨다. 이에 따라, 일정한 또는 더 큰 송신 길이들의 경우에, 신호 손실들을 감소시키고 신호 송신을 위한 요구된 최소 신호 강도를 보장하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예들은 대폭 간략화된 개략적인 도면들을 이용하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 1a는 예시적인 제1 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 분해 사시도를 도시하고,
도 1b는 예시적인 제1 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 평면도를 도시하고,
도 2는 예시적인 제1 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체에서의 신호 소스의 다양한 배열체들의 단면도들을 도시하고,
도 3은 예시적인 제2 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 사시도를 도시하고,
도 4는 예시적인 제2 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체에서의 신호 소스의 다양한 배열체들의 단면도들을 도시하고,
도 5는 예시적인 제3 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 사시도를 도시하고,
도 6a는 예시적인 제4 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 분해 사시도를 도시하고,
도 6b는 예시적인 제4 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 1-부품 연결 엘리먼트의 사시도를 도시하고,
도 7a는 예시적인 제5 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 사시도를 도시하고,
도 7b는 예시적인 제5 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 1-부품 연결 엘리먼트의 사시도를 도시하고,
도 8a는 예시적인 제6 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 사시도를 도시하고,
도 8b는 예시적인 제6 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체의 다수의 부품 연결 엘리먼트의 사시도를 도시하고,
도 9는 예시적인 제1 실시예에 따라, 데이터를 송신하기 위한 시스템의 개략도를 도시한다.
도면들에서, 동일한 구조적 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들을 각각 가진다.
도 1a는 예시적인 제1 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 분해 사시도를 도시한다. 플러그 연결 배열체(1)는 인쇄 회로 기판(2) 상에 배열된 하우징(4)을 가진다. 하우징(4)은 인쇄 회로 기판(2)의 테두리 상에 장착되고, 인쇄 회로 기판(2)의 테두리를 지나서 돌출한다. 수용 유닛(6)은 형태-끼워맞춤 방식으로 하우징(4)으로 삽입될 수 있다. 수용 유닛(6)은 예시적인 실시예에 따라, 해제가능한 방식으로 하우징(4)에서 맞물림할 수 있다. 수용 유닛(6)은 그 단부에서, 유전체 도파관(10)을 수용하기 위한 원통형 개구부(8)를 가진다. 이 경우에, 유전체 도파관(10)은 그 단부에서, 원주방향 오목부(circumferential recess)(14)를 갖는 슬리브(12)를 가진다. 도파관(10)은 오목부(14)에 의한 규정된 삽입 깊이에서 수용 유닛(6)에 의해 맞물림가능한 방식으로 수용될 수 있다. 이 경우에, 수용 유닛(6)은, 하우징(4)에 배열된 상태에서, 삽입된 도파관(10)이 하우징(4)에서 위치결정된 방사 소스(16)로부터의 최소 간격으로 그 단부들에서 이격될 수 있도록, 하우징(4)으로 돌출한다. 도파관(10)은 그 단부들에서, 유리하게는, 방사 소스(16)로부터의 간격을 가지지 않는다. 도파관(10)은 수용 유닛(6)에 의해 방사 소스(16)에 대해 인쇄 회로 기판(2)의 평면형 신장부에 평행하게 정렬된다.
도 1b는 도 1a로부터의 예시적인 제1 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 평면도를 도시한다. 명확함의 이유로, 하우징(4)은 인쇄 회로 기판(2)의 영역에서 표현되지 않아서, 집적된 스위칭 회로(18), 및 집적된 스위칭 회로(18) 상에 배열된 방사 소스(16)가 가시적이다. 수용 유닛(6), 및 수용 유닛(6)에 의해 수용된 도파관(10)은 삽입된 상태에서 방사 소스(16)에 직접적으로 인접하게 배열된다. 이것의 결과로서, 방사 소스(16)는 생성된 전자기 광선들을 도파관(10)으로 커플링할 수 있다. 도파관(10)은 수용 유닛(6)에 의해 방사 소스(16)에 정밀하게 정렬될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 방사 소스(16)는 소위 "엔드-파이어" 안테나이다. 특히, 방사 소스는 비발디 안테나, 야기 안테나(Yagi antenna), 혼 안테나(horn antenna), 또는 소위 "테이퍼링된(tapered) SIW(substrate integrated waveguide)" 안테나일 수 있다. 방사 소스(16)의 액추에이터(18)로서의 집적된 스위칭 회로 및 방사 소스(16)는 이 경우에, 하우징(4)에 배열되고, 하우징(4)의 표면 장착에 의해 인쇄 회로 기판(2)에 전기 전도성 방식으로 연결된다. 여기에서의 화살표는 방사 소스(16)의 주 방사 방향, 또는 방사 소스(16)의 주 로브(main lobe)의 방향을 예시한다.
도 2는 예시적인 제1 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)에서의 신호 소스(16)의 다양한 배열체들의 단면도들을 표현한다. 신호 소스(16) 및 신호 소스(16)의 액추에이터(18), 및 신호 소스(16)에 대응하여 정렬된 도파관(10)을 배열하기 위한 일부 예시적인 가능성들이 도시되어 있다. 이 경우에, 액추에이터(18)는 또한, 하우징(4)의 외부에 배열될 수 있다. 신호 소스(16)는 예를 들어, 액추에이터(18), 또는 액추에이터의 집적 회로(18) 상에 배열될 수 있다. 특히, 신호 소스(16)는 또한, 집적 회로(18)로 집적될 수 있다. 추가의 대안으로서, 적어도 하나의 방사 소스(16)는 인쇄 회로 기판(2) 상으로 임프린팅(imprint)될 수 있거나, 재료를 제거함으로써 인쇄 회로 기판(2) 상에 형성될 수 있다. 액추에이터(18)는 예를 들어, 하나 또는 다수의 접합 와이어(bond wire)들(20)을 통해 연결될 수 있다. 추가의 대안에 따르면, 액추에이터(18)는 인쇄 회로 기판(2) 상에 배열된 적어도 하나의 방사 소스(16) 상으로 도포될 수 있다. 이 경우에, 액추에이터(18) 또는 집적 회로(18)는 예를 들어, 볼 그리드 어레이(ball grid array)에 의해 적어도 하나의 방사 소스(16)에 납땜될 수 있다. 적어도 하나의 방사 소스(16) 및 액추에이터(18)를 배열하기 위한 다양한 가능성들은 전자기 방사의 필요한 대역폭 및 주파수에 대한 요건들에 따라 실현될 수 있다.
도 3은 예시적인 제2 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 사시도를 도시한다. 방사 소스(16)의 액추에이터(18)는 표면-장착에 의해, 집적 회로(18)의 형태로 인쇄 회로 기판(2) 상에 위치결정된다. 방사 소스(16)는 액추에이터(18)에서 집적된다. 예시적인 실시예에 따르면, 방사 소스(16)는 그 평면형 신장부에 직교적인 지향성을 가지는 소위 "브로드사이드" 안테나이다. 방사 소스(16)는 예를 들어, 패치 안테나 또는 패치 안테나들의 어레이일 수 있다. 하우징(4)은 적어도 섹션들로 방사 소스(16)를 봉입하고 덮기 위하여 방사 소스(16) 위에 위치결정된다. 하우징은 인쇄 회로 기판(2)에 기계적으로 연결되고, 수용 유닛(6)을 위한 위치결정 보조 및 형태-끼워맞춤 리셉터클(receptacle)로서 역할을 한다. 이 경우에, 수용 유닛(6)은 하우징(4) 상으로 수직으로 플러그(plug)될 수 있고 맞물림될 수 있다. 수용 유닛(6)은 유전체 도파관(10)을 수용하고 위치결정하기 위한 수직으로 구성된 개구부(8)를 가진다. 도파관(10)은 여기에서, 수용 유닛(6)에 의해 인쇄 회로 기판(2)의 평면형 신장부에 수직으로 정렬된다. 정렬된 상태에서, 유전체 도파관(10)은 방사 소스(16)에 전자기적으로 커플링되고, 생성된 전자기 방사를 수신할 수 있고 안내할 수 있다. 화살표는 방사 소스(16)의 방사 방향을 예시한다.
도 4는 예시적인 제2 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)에서의 신호 소스(16)의 다양한 배열체들의 단면도들을 도시한다. 도 2에서 도시된 배열체 가능성들과 대조적으로, 예시적인 제2 실시예에 따르면, 방사 소스들은 인쇄 회로 기판(2)의 평면형 신장부에 수직인 방향 방향으로 배열된다.
도 5는 예시적인 제3 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 사시도를 도시한다. 설명된 예시적인 실시예들과 대조적으로, 플러그 연결 배열체는 인쇄 회로 기판(2)에 대해 45°의 각도로 경사진 방사 방향을 갖는 방사 소스(16)를 가진다. 화살표는 방사 소스의 주 로브의 전파 방향을 예시한다. 적어도 하나의 방사 소스(16)는 예를 들어, 후속하는 반사기, 후속하는 렌즈, 또는 후속하는 전도체를 갖는 "엔드파이어" 안테나일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 방사 소스(16)는 패치 안테나들 또는 다이폴 안테나(dipole antenna)들로 이루어진 위상-배열 안테나(phased-array antenna)일 수 있다. 수용 유닛(6)은 하우징(4)에 배열되고, 적어도 하나의 방사 소스(16)의 방사 방향에 대응하는 정렬된 방식으로 유전체 도파관(10)을 수용할 수 있다. 이 경우에, 유전체 도파관(10)은 적어도 하나의 방사 소스(16)의 주 빔에 대해 45°의 각도로 정렬된 방식으로 수용 유닛(6)에 의해 위치결정된다. 적어도 하나의 방사 소스(16)와 유전체 도파관(10) 사이의 간격이 최소가 되도록 하기 위하여, 유전체 도파관(10)은 단부-슬리브(12)와 종결되는 것이 아니라, 그 대신에, 방사 소스(16)까지의 연장 섹션(22)을 갖는 단부-슬리브(12)를 통해 하우징(4)으로 돌출한다.
도 6a는 예시적인 제4 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 분해 사시도를 도시한다. 예시적인 제1 실시예에 따른 플러그 연결 배열체(1)와 대조적으로, 플러그 연결 배열체(1)는 예시적인 제4 실시예에 따라, 연결 엘리먼트(24)를 가진다. 여기에서의 연결 엘리먼트(24)는 적어도 하나의 방사 소스(16)와 유전체 도파관(10) 사이의 커플링으로서 역할을 한다. 연결 엘리먼트(24)는 여기에서, 방사 소스(16)와 유전체 도파관(10)의 단부 사이의 하우징(4)에서 위치결정된다. 방사선 소스(16)와 유전체 도파관(10) 사이의 다양한 간격들은 연결 엘리먼트(24)에 의해 삽입된 상태에서 브릿지연결(bridge)될 수 있다. 이 경우에, 연결 엘리먼트(24)는 금속성 도파관으로서 역할을 한다.
도 6b는 예시적인 제4 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 1-부품 연결 엘리먼트(24)의 사시도를 표현한다. 연결 엘리먼트(24)는 직선으로 형성되고, 직사각형 단면을 가진다. 여기에서의 연결 엘리먼트(24)는 전자기 방사를 위하여 투과가능하고 플라스틱 재료로 이루어지는 내부 체적(26), 및 금속화된 외부 횡 표면(28)을 가진다. 연결 엘리먼트(24)는 그 단부들에서, 각각의 경우에 있어서, 단부에서 원뿔형태로 확장되는 단면을 갖는 영역(30)을 가진다. 연결 엘리먼트(24)는 원뿔형태로 확장된 단면들(30)을 갖는 단부 영역들 사이에서, 전자기 광선들의 저-손실 송신을 위한 중심 영역(32)을 가진다. 중심 영역(32)은 전자기 방사의 절반 전파 파장보다 더 큰 높이 y, 및 높이 y보다 더 작은 폭 x를 가진다. 이것의 결과로서, 전자기 방사의 소위 "단일-모드" 전파는 중심 영역(32)에서 실현될 수 있다.
도 7a는 예시적인 제5 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 사시도를 도시한다. 예시적인 제4 실시예와 대조적으로, 유전체 도파관(10)은 그 단부에서, 인쇄 회로 기판(2)으로부터 이격되고, 이에 따라, 인쇄 회로 기판(2) 상에 배열된 방사 소스(16)로부터의 높이 오프셋(dy)을 가진다. 연결 엘리먼트(24)는 중심 영역(32)에서 굴곡되도록 설계되어, 방사 소스(16)와 유전체 도파관(10) 사이의 간격은 손실들이 적게 브릿지연결될 수 있다. 특히, 중심 영역(32)은 전자기 방사가 연결 엘리먼트(24)에 수직으로 그리고 직접적으로 커플링되고 그 후에 연결 엘리먼트(24)로부터 유전체 도파관(10)으로 수직으로 커플링될 수 있도록, 굴곡되도록 설계된다. 이것의 결과로서, 유전체 도파관(10)은 수평 방식으로 수용 유닛(6)에 의해 수용될 수 있다. 또한, 유전체 도파관(10)은 단부-슬리브(12)로 종결되고, 이것의 결과로서, 생산은 단순화될 수 있고, 유전체 도파관(10)의 내구성은 증가될 수 있다.
도 7b는 도 7a로부터의 예시적인 제5 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 1-부품 연결 엘리먼트(24)의 사시도를 별도로 도시한다.
도 8a는 예시적인 제6 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 사시도를 도시한다. 플러그 연결 배열체(1)의 선행하는 예시적인 실시예들과 대조적으로, 하우징(4)은 유전체 도파관(10)과 방사 소스(16) 사이의 중간 공간을 가진다. 중간 공간에서는, 2-부품 연결 엘리먼트(24)가 형태-끼워맞춤 방식으로 하우징에 연결된다. 여기서, 2-부품 연결 엘리먼트(24)는 1-부품 연결 엘리먼트(24)와 유사하게, 방사 소스(16)를 유전체 도파관(10)에 전자기적으로 커플링한다.
도 8b는 도 8a로부터의 예시적인 제6 실시예에 따라, 플러그 연결 배열체(1)의 다수의 부품 연결 엘리먼트(24)의 사시도를 표현한다. 연결 엘리먼트(24)의 구성이 예시되어 있다. 연결 엘리먼트(24)의 각각의 절반은 연결 엘리먼트(24)의 내부 체적(26)을 규정하는 공동(cavity)을 가진다. 이 경우에, 공동은 금속으로 코팅되고, 이에 따라, 금속성 도파관을 형성한다. 연결 엘리먼트(24)의 2 개의 부품들은 형태-끼워맞춤 방식으로 서로 연결될 수 있고, 유닛으로서 함께 하우징(4)으로 삽입될 수 있다. 내부 체적(26)은 예시적인 실시예에 따라, 공기로 충전된다.
도 9는 예시적인 제1 실시예에 따라, 데이터를 송신하기 위한 시스템(34)의 개략도를 도시한다. 시스템(34)은 제1 제어기(36) 및 제2 제어기(38)를 가진다. 각각의 제어기(36, 38)는 제어기 하우징(40)에서 각각 배열된 하나의 플러그 연결 배열체(1)를 가진다. 이 경우에, 제어기들(34, 36)의 플러그 연결 배열체들(1)은, 그것들이 인쇄 회로 기판들(2)의 테두리들 상에 각각 배열되고 적어도 섹션들로 제어기 하우징들(40)로부터 돌출하도록 배열된다. 이것의 결과로서, 플러그 연결 배열체들(1)은 추가의 유전체 도파관들(10) 및 커플링들을 통해 제어기들(36, 38)로 전자기적으로 커플링될 필요가 없다. 2 개의 제어기들(36, 38)은 외부적으로 배열된 유전체 도파관(10)을 통해 서로 전자기적으로 커플링되고, 전자기 방사의 도움으로 서로 정보를 교환할 수 있다.
1 : 플러그 연결 배열체
2 : 인쇄 회로 기판
4 : 하우징
6 : 수용 유닛
8 : 수용 유닛의 원통형 개구부
10 : 유전체 도파관
12 : 단부-슬리브
14 : 원주방향 오목부
16 : 적어도 하나의 방사 소스
18 : 방사 소스의 액추에이터
20 : 접합 와이어
22 : 도파관의 연장 섹션
24 : 연결 엘리먼트
26 : 내부 체적
28 : 금속화된 횡 표면
30 : 연결 엘리먼트의 단부 영역
32 : 중심 영역
34 : 시스템
36 : 제1 제어기
38 : 제2 제어기
40 : 제어기 하우징
x : 중심 영역의 폭
y : 중심 영역의 높이
dy : 높이 오프셋

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 방사 소스(radiation source)(16)를 적어도 하나의 유전체 도파관(dielectric waveguide)(10)에 기계적으로 그리고 전자기적으로 커플링하기 위한, 플러그 연결 배열체(plug connection arrangement)(1)로서,
    인쇄 회로 기판(2) 상에 장착될 수 있는 적어도 하나의 하우징(housing)(4)을 가지고,
    전자기파들을 생성하기 위한 적어도 하나의 방사 소스(16)를 가지고, 그리고
    적어도 하나의 유전체 도파관(10)을 가지며,
    상기 적어도 하나의 방사 소스(16)는 상기 인쇄 회로 기판(2) 상에 장착된 상태에서 상기 하우징(4)에 의해, 적어도 섹션들로, 봉입되며(enclosed),
    상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10)을 수용하고 정렬하기 위한 적어도 하나의 수용 유닛(receiving unit)(6)이 상기 하우징(4)에 연결되고, 그리고
    상기 적어도 하나의 수용 유닛(6)에 의해 수용될 수 있는 유전체 도파관(10)은, 상기 수용된 상태에서, 직접적으로 또는 상기 하우징(4)의 재료를 통해, 상기 적어도 하나의 방사 소스(16)에 전자기적으로 커플링될 수 있는,
    플러그 연결 배열체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징(4)은 상기 인쇄 회로 기판(2)의 에지(edge) 상에 장착될 수 있고, 상기 적어도 하나의 방사 소스(16)는 상기 하우징(4)에서, 그리고/또는 상기 인쇄 회로 기판(2) 상에 배열되는,
    플러그 연결 배열체.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수용 유닛(6)에 의해 수용될 수 있는 상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10)은, 상기 인쇄 회로 기판(2)의 평면형 신장부(planar elongation)에 평행하게 정렬되는,
    플러그 연결 배열체.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수용 유닛(6)에 의해 수용될 수 있는 상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10)은, 상기 인쇄 회로 기판(2)의 평면형 신장부에 수직으로 정렬되는,
    플러그 연결 배열체.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수용 유닛(6)에 의해 수용될 수 있는 상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10)은 상기 인쇄 회로 기판(2)의 평면형 신장부에 대해 0° 내지 90°의 각도로 정렬되는,
    플러그 연결 배열체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수용 유닛(6)에 의해 수용될 수 있는 상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10)은, 상기 하우징(4)에서, 상기 적어도 하나의 수용 유닛(6)을 지나서 상기 적어도 하나의 방사 소스(16)까지 연장되는,
    플러그 연결 배열체.
  7. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 연결 엘리먼트(24)가 상기 적어도 하나의 방사 소스(16)를 상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10)에 전자기적으로 커플링하기 위하여 상기 적어도 하나의 방사 소스(16)와 상기 적어도 하나의 유전체 도파관(10) 사이에 배열되는,
    플러그 연결 배열체.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트(24)는 튜브형이 되도록 형성되고, 공기-충전된 또는 플라스틱-충전된 내부 체적을 가지고, 금속으로 이루어지거나 금속 코팅으로 이루어진 벽(28)을 가지는,
    플러그 연결 배열체.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트(24)는 직사각형 단면을 가지고, 공기-충전된 또는 플라스틱-충전된 내부 체적(26)을 가지는,
    플러그 연결 배열체.
  10. 제7 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트(24)는, 각각의 단부에서, 원뿔형태로 확장된 단면(conically expanded cross-section)을 갖는 영역(30)을 가지는,
    플러그 연결 배열체.
  11. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트(24)는 상기 단부 영역들(30) 사이의 중심 영역(32)을 가지고, 상기 중심 영역(32)의 직사각형 단면은 적어도, 상기 전자기 방사의 절반 전파 파장(half propagation wavelength)의 높이(y), 및 상기 높이(y)보다 더 작은 폭(x)을 가지는,
    플러그 연결 배열체.
  12. 제7 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트(24)는 직선이거나 굴곡되도록 설계되는,
    플러그 연결 배열체.
  13. 제7 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트(24)는 하나의 부품 또는 다수의 부품들로 설계되고, 형태-끼워맞춤(form-fitting) 또는 견고하게-접합된(firmly-bonded) 방식으로 상기 하우징(4)으로 삽입될 수 있는,
    플러그 연결 배열체.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 소스(16)의 액추에이터(18)는 상기 인쇄 회로 기판(2) 상에, 또는 상기 하우징(4)에 배열되는,
    플러그 연결 배열체.
  15. 적어도 하나의 제1 제어기(36)와 적어도 하나의 제2 제어기(38) 사이의 전자기 방사에 의해 데이터를 송신하기 위한, 시스템(34)으로서,
    각각의 제어기(36, 38)는 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 플러그 연결 배열체(1)를 갖는 제어기 하우징(40)을 가지고, 상기 제어기 하우징(40) 외부에 배열되는 적어도 하나의 유전체 도파관(10)을 통해 서로 전자기적으로 연결되는,
    시스템.
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