KR20200002096U - 3 차원 레이아웃 고 이득 rf 프론트 엔드 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시물은 안테나 장치 및 무선 주파수 송수신기 장치를 포함하는 3 차원 레이아웃 고 이득 무선 주파수 프론트 엔드 장치에 관한 것이다. 안테나 장치는 층으로 배열된 2 이상의 안테나 어레이 층을 포함한다. 무선 주파수 송수신기 장치는 필터, 서큘레이터, 수신기 및 송신기를 포함한다. 안테나 어레이 층은 필터에 연결된다. 필터는 광섬유에 의해 서큘레이터에 연결되고, 서큘레이터는 광섬유에 의해 수신기 및 송신기에 각각 연결된다.

Description

3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치
본 출원은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 통합된, 2019년 3월 12일에 중국 특허청에 출원된 중국 특허 출원번호 제201920312172.0호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 통신 기술 분야에 관한 것이고, 구체적으로 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치에 관한 것이다.
안테나는 임의의 무선 통신 시스템에서 필수적인 부분이다. 다양한 유형의 무선 장비에 의해 수행되는 작업은 상이하지만, 그러한 장비에서 안테나의 역할은 기본적으로 동일하다. 임의의 무선 장치는 정보를 전송하기 위해 전파를 사용하므로, 전자파를 방출하거나 수신할 수 있는 장치가 있어야 한다.
안테나 시스템의 종래의 RF 프론트 엔드는 주로 단일 편파 안테나 및 어레이 안테나로 구성되지만, 그것은 주로 수직 어레이로 구성된다. 이러한 안테나 구조들은 모두 2 차원이며, 고 이득을 실현하는 것은 어렵다. 종래의 안테나 시스템은 통신 신뢰도가 낮다는 단점을 갖는다.
본 개시물의 다양한 실시예들에 따른, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치가 제공된다.
3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 안테나 장치 및 RF 송수신기 장치를 포함하고, 안테나 장치는 2 이상의 적층된 안테나 어레이 층을 포함하고, RF 송수신기 장치는 필터, 서큘레이터, 수신기 및 송신기를 포함하고, 안테나 어레이 층은 필터에 연결되며, 필터는 광섬유에 의해 서큘레이터에 연결되고, 서큘레이터는 광섬유에 의해 수신기와 송신기에 각각 연결된다.
본 출원의 하나 이상의 실시예의 세부사항은 아래의 첨부 도면 및 설명에 기재되어 있다. 본 출원의 다른 특징, 목적 및 이점은 명세서, 도면 및 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
본 출원의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해법을 보다 명확하게 설명하기 위해, 아래에 실시예 또는 종래 기술을 설명하기 위해 필요한 첨부 도면을 간략하게 소개한다. 아래의 설명에서 첨부 도면은 본 출원의 몇몇 실시예일 뿐이며, 당업자는 창조적 노력 없이도 이들 첨부 도면으로부터 다른 도면을 도출 할 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치의 개략도이다.
아래 설명은 본 출원의 실시예들의 첨부 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에서의 기술적 해법을 명확하고 완전하게 설명한다. 설명된 실시예는 본 출원의 모든 실시예가 아니라 단지 일부일 뿐이다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 창조적 노력없이 당업자가 얻은 모든 다른 실시예들은 본 출원의 보호 범위에 속한다.
일 실시예에서, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치가 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 장치는 안테나 장치(100) 및 RF 송수신기 장치(200)를 포함한다. 안테나 장치(100)는 2 이상의 적층된 안테나 어레이 층을 포함한다. RF 송수신기 장치(200)는 필터(210), 서큘레이터(220), 송신기(230) 및 수신기(240)를 포함한다. 안테나 어레이 층은 필터(210)에 연결된다. 필터(210)는 광섬유에 의해 서큘레이터(220)에 연결되고, 서큘레이터(220)는 광섬유에 의해 수신기(240) 및 송신기(230)에 각각 연결된다.
구체적으로, 안테나 장치(100) 내의 안테나 어레이 층의 수는 제한되지 않고, 2 층 또는 3 층 등일 수 있으며, 실제 요구사항에 따라 특별하게 조정될 수 있다. 안테나 어레이 층 간 간격(L)은 적어도 0.5λ이며, 여기서 λ는 안테나 시스템의 중심 주파수의 파장이다. 이것은 인접한 안테나 어레이 사이의 신호들이 서로 영향을 미치지 않도록 하여, 안테나가 구성될 때 시스템의 성능이 향상될 수 있음을 보장한다. 안테나 어레이 층과 필터(210) 사이의 연결은 제한되지 않는다. 본 실시예에서, 안테나 어레이 층은 RF 점퍼(jumper)에 의해 필터(210)에 연결된다.
일 실시예에서, 안테나 어레이 층은 기판 및 안테나 어레이를 포함하고, 안테나 어레이는 기판 상에 배치되며 필터(210)에 연결된다. 안테나 어레이는 기판을 이용하여 배열되고, 동작이 간단하고 빠르며, 고정 신뢰성이 높다. 기판의 재료는 고유하지 않고, 금속판 또는 플라스틱 판 등일 수 있다. 본 실시예에서, 기판은 금속 기판이며, 그로 인해 안테나의 고정 신뢰성이 더 향상된다. 각 안테나 어레이 층에서 기판의 치수는 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있으며, 실제 요구사항에 따라 특별하게 설정될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 고정 베이스를 더 포함하고, 이 고정 베이스에 기판이 래칭되고(latched) 고정된다. 고정 베이스에 의해 각 안테나 어레이 층의 기판이 래칭 및 고정되며, 이로 인하여 분해 및 설치를 용이하고, 고정 신뢰성이 높다.
또한, 안테나 어레이 층에서 안테나 어레이의 특정 유형이 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 안테나 어레이는 이중 편파 평면 어레이(dual polarization planar array)이다. 구체적으로, 이중 편파 평면 어레이는 복수의 이중 편파 발진기를 포함하고, 이중 편파 발진기는 45 도의 양 및 음의 편파와 직교하게 배열된다. 도 2에 도시된 바와 같이, X, Y, Z 좌표 축에서, 안테나의 이중 편파 발진기는 X-축, Y-축 및 Z-축 방향으로 배열되어 3 차원 어레이 안테나 구조를 형성한다. 각각의 안테나 어레이 층(110)은 X0Y 평면 어레이 안테나 발진기(112)로 구성되고, 모든 안테나 어레이 층(110)은 Z-축을 따라 역으로 배열되고 3 차원 안테나 어레이를 형성하도록 적층된다. 안테나의 RF 프론트 엔드를 3 차원 구조로 설정함으로써, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 수직 빔을 형성하여, 안테나의 전체 이득을 향상시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 안테나 어레이 층(110)은 결합기를 더 포함하고, 안테나 어레이 내의 각각의 이중 편파 발진기는 결합기를 통해 필터(210)에 연결된다. 동일한 안테나 어레이 내의 이중 편파 발진기에 의해 수신된 신호는 결합기에 의해 처리된 후 후속 신호 처리를 위해 필터(210)로 전달된다.
일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, RF 송수신기(200)는 전력 증폭기(250) 및 저잡음 증폭기(260)를 더 포함한다. 서큘레이터(220)는 광섬유에 의해 저잡음 증폭기(260)에 연결되고, 저잡음 증폭기는 광섬유에 의해 수신기(240)에 연결된다. 서큘레이터(220)는 광섬유에 의해 전력 증폭기(250)에 연결되고, 전력 증폭기(250)는 광섬유에 의해 송신기(230)에 연결된다.
구체적으로, 설명의 용이성을 위해, 도 2에 점선 프레임 내의 안테나 어레이 층(110)은 하나의
Figure ptm00001
로 표현된다. 복수의 안테나 어레이 층(110)은 필터(210)에 연결된 3 차원 어레이를 형성한다. 필터(210)는 서큘레이터(220)를 통해 전력 증폭기(250) 및 저잡음 증폭기(260)에 연결된다. 전력 증폭기(250)는 송신기(230)에 연결되고 저잡음 증폭기(260)는 수신기(240)에 연결되어 각각 신호 전송 채널 및 신호 수신 채널을 형성한다. 결과적인 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 최대 송수신 이득을 달성하고 공간의 활용 효율을 효과적으로 향상시킨다. 복수의 안테나 어레이 층(110)은 3 차원 어레이로 형성되고, 원래의 2 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 최대 이득의 단일 빔 구성을 실현하기 위해 3 차원 안테나 시스템으로서 구성된다.
본 실시예에서, 전력 증폭기(250) 및 저잡음 증폭기(260)는 각각 신호 전송 채널 및 신호 수신 채널에 도입되어, 전송 전력을 향상시키기 위해 전송될 신호를 증폭시키고 후속 신호 처리를 위해 수신된 신호를 증폭시킴으로써, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치의 통신 신뢰성을 향상시킨다. 또한, RF 송수신기(200)의 장치들은 광섬유에 의해 신호를 전송하여, 신호 전송 속도가 빠르며, 손실이 낮고, 간섭 방지 능력이 강하며, 시스템의 통신 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 수신기(240) 및 송신기(230)에 연결된 제어 장치를 더 포함한다. 구체적으로, 제어 장치는 MCU(Micro Control Unit) 일 수있다. 제어 장치와 안테나 장치(100)의 신호 송수신을 제어함으로써, 안테나 시스템의 통신 신뢰성이 향상된다.
설명한 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치에서, 안테나 장치(100)는 2 개 이상의 적층된 안테나 어레이 층을 포함한다. 안테나 장치를 3 차원 어레이 구조로 설계함으로써, 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치는 수직 빔을 형성할 수 있어, 종래의 안테나 시스템에 비해 안테나의 전체 이득을 향상시키고 통신 신뢰성을 향상시킨다. 복수의 층의 안테나 발진기 3 차원 어레이는 안테나의 전체 이득을 향상시키고, 시스템의 수신 및 송신 채널의 이득을 향상시키고, PA(전력 증폭기) 인덱스 및 필터 인덱스의 필요를 감소시킨다.
각각의 실시예에 포함된 전술한 각각의 기술적 특징은 간결성을 위해 임의로 조합될 수 있지만, 전술한 실시예의 각각의 기술적 특징의 가능한 모든 조합이 설명된 것은 아니고, 서로 충돌하지 않는 범위에서, 각각의 기술적 특징들의 조합은 설명의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.
전술한 구현예는 본 개시물의 특정 실시예일 뿐이며, 본 개시물의 보호 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 개시물에 개시된 기술 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 이해되는 임의의 변형 또는 대체는 모두 본 개시물의 보호 범위에 속한다는 것에 유의해야 한다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 청구 범위의 보호 범위에 따라야 한다.

Claims (10)

  1. 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치로서,
    2 개 이상의 적층된 안테나 어레이 층을 포함하는 안테나 장치; 및
    필터, 서큘레이터, 수신기 및 송신기를 포함하는 RF 송수신기 장치를 포함하고,
    상기 안테나 어레이 층은 상기 필터에 연결되고, 상기 필터는 광섬유에 의해 상기 서큘레이터에 연결되고, 상기 서큘레이터는 광섬유에 의해 상기 수신기 및 상기 송신기에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 어레이 층은 기판 및 안테나 어레이를 포함하고, 상기 안테나 어레이는 상기 기판 상에 배치되고 상기 필터에 연결된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 안테나 어레이는 이중 편파 평면 어레이인 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이중 편파 평면 어레이는 복수의 이중 편파 발진기를 포함하고, 상기 이중 편파 발진기는 45 도의 양 및 음의 편파와 직교하게 배열된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 안테나 어레이 층은 결합기를 더 포함하고, 상기 안테나 어레이 내의 각각의 이중 편파 발진기는 상기 결합기에 의해 상기 필터에 연결된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 고정 베이스를 더 포함하고, 상기 기판은 상기 고정 베이스에 래칭 및 고정된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 기판은 금속 기판인 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 RF 송수신기 장치는 저잡음 증폭기 및 전력 증폭기를 더 포함하고, 상기 서큘레이터는 광섬유에 의해 상기 저잡음 증폭기에 연결되고, 상기 저잡음 증폭기는 광섬유에 의해 상기 수신기에 연결되고, 상기 서큘레이터는 광섬유에 의해 상기 전력 증폭기에 연결되고, 상기 전력 증폭기는 광섬유에 의해 상기 송신기에 연결된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 수신기 및 상기 송신기에 연결된 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 어레이 층은 RF 점퍼에 의해 상기 필터에 연결된 것을 특징으로 하는 3 차원 레이아웃 고 이득 RF 프론트 엔드 장치.
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