KR20210073573A - 비접촉 마이크로 스트립 대 도파관 전이부 - Google Patents

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KR20210073573A
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Abstract

도파관 모듈과 인쇄 회로 기판(PCB)의 섹션을 포함하는 마이크로 스트립 대 도파관 전이부가 개시되어 있다. 도파관 모듈은 도파관 구멍과 반복 구조체를 포함하고, 도파관 구멍은 모듈의 외부 측면에 도파관을 부착하기 위해 모듈을 통해 연장되도록 배치되며, 반복 구조체는 모듈의 내부 측면 상에서 도파관 구멍을 둘러싸고 내부 측면 상에서 도파관 구멍으로의 통로를 획정하도록 배치된 복수의 돌출 부재를 포함하고, 반복 구조체는 통로를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠하도록 구성되며, 전이부는 전송 라인에 연결되고 도파관 구멍으로의 통로와 대면하도록 배치된 패치 안테나를 갖는 PCB를 또한 포함한다.

Description

비접촉 마이크로 스트립 대 도파관 전이부
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이고, 특히 도파관 전송 매체에 관한 것이다. 마이크로 스트립 전송 매체로부터 관형 도파관 전송 매체로 신호를 전송하기 위한 장치가 개시되어 있다.
무선 통신 네트워크는 셀룰러 액세스 네트워크에 사용되는 라디오 기지국, 예를 들어, 코어 네트워크로의 백홀(backhaul)에 사용되는 마이크로파 라디오 링크 트랜시버 및 궤도에서 위성과 통신하는 위성 트랜시버와 같은 무선 주파수 트랜시버를 포함한다. 레이더 트랜시버는 또한 라디오 주파수 신호를 송수신하기 위한 라디오 주파수 트랜시버를 포함한다.
전송 매체는 라디오 주파수 트랜시버로부터/로 라디오 주파수 신호를 전송하는데 사용된다. 일반적인 유형의 전송 매체는 도파관 구조체이다. 도파관이라는 용어는 그 단부 지점 사이에서 전자기파를 전달하는 임의의 선형 구조체를 나타낼 수 있다. 도파관은 종종 중공의 금속 파이프 또는 금속화된 관형 구조체로 구현되며, 마이크로파 송신기 및 수신기를 안테나에 연결하는 것과 같은 목적을 위해 마이크로파 주파수에서 일반적으로 사용된다.
특별한 유형의 도파관 전송 매체는 마이크로 스트립이다. 마이크로 스트립은 인쇄 회로 기판(PCB) 기술을 사용하여 제작될 수 있는 일종의 전기 전송 라인으로, 마이크로파 주파수 신호를 전달하는데 사용된다. 마이크로 스트립은 유전체 층에 의해 접지면에서 분리된 전도성 스트립으로 구성된다. 안테나, 커플러, 필터, 전력 분배기 등과 같은 마이크로파 구성 요소는 기판에 금속화 패턴으로 존재하는 전체 장치를 사용하여 마이크로 스트립으로터 형성될 수 있다. 마이크로 스트립은 여러 형태의 평면 전송 라인 중 하나이며 다른 것에는 스트립 라인 및 동일 평면 도파관이 포함되며, 이러한 모든 것을 동일한 기판에 통합할 수 있다.
예를 들어, 마이크로 스트립 전송 매체와 직사각형 도파관 사이에서 관형 도파관으로부터/으로의 전이부가 종종 바람직하다. 이러한 전이부는 종종 도파관 구조체로 연장되는 프로브 등을 포함한다.
미국 특허공보 US 7,265,558 B1호는 공급 프로브를 사용하는 도파관 전이부를 개시한다.
미국 특허공보 US 6,573,803 B1호는 리지를 기반으로 하여 마이크로 스트립 대 도파관 전이부를 개시한다.
전이부의 전반적인 성능을 저하시키지 않도록 공급 프로브 및 리지는 도파관 구조체에 조심스럽게 위치되어야 한다. 높은 작동 주파수는 종종 더 작은 크기의 구성 요소를 의미하기 때문에, 정밀도 요구 사항은 주파수에 따라 증가하는 경향이 있다. 정밀도에 대한 이러한 높은 요구 사항은 조립을 복잡하게 하고 비용을 증가시킨다.
제조 중에 도파관 전이부의 효율적인 조립을 가능하게 하는 고성능 전이부 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 제조 중에 도파관 전이부의 효율적이고 편리한 조립을 허용하면서, 예를 들어, 반사 손실 및 삽입 손실 측면에서 고성능을 제공하는 마이크로 스트립과 관형 도파관 사이의 전이를 위한 새로운 전이부 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 패치 안테나를 포함하는 PCB와 인터페이스하도록 배치된 마이크로 스트립 대 도파관 전이부를 위한 도파관 모듈에 의해 적어도 부분적으로 얻어진다. 모듈은 도파관 구멍과 반복 구조체를 포함한다. 도파관 구멍은 모듈의 외부 측면에 도파관을 부착하기 위해 모듈을 통해 연장되도록 배치된다. 반복 구조체는 모듈의 내부 측면 상에서 도파관 구멍을 둘러싸고, 내부 측면 상에서 도파관 구멍으로 통로를 획정하도록 배치된 복수의 돌출 금속 또는 금속화 부재를 포함하고, 반복 구조체는 통로를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠하도록 구성된다.
구멍은 모듈의 외부 측면에 부착된 관형 도파관과 같은 도파관 구조체에 대한 인터페이스 역할을 하며, 통로는 PCB에 배치된 패치 안테나가 도파관으로 방사되고 도파관에서 나오는 라디오 신호를 픽업할 수 있도록 한다. 반복 구조체는 전자기 에너지가 도파관과 패치 안테나 사이에서 다소 방해받지 않고 통과하지만 임의의 다른 방향으로는 통과하지 못하도록 통로를 효율적으로 밀봉하는 갭 도파관 구조체를 실현한다. 따라서, PCB와 도파관 사이의 전이부는 도파관과 PCB의 마이크로 스트립 사이에 전기 접촉이 필요하지 않다는 점에서 비접촉식이다. 이는 예를 들어, 프로브 등의 고정밀 조립이 필요하지 않기 때문에 이점이 있다. PCB는 볼트 등과 같은 고정 수단을 사용하여 도파관 모듈에 간단히 부착되며, 반복 구조체가 비접촉 방식으로 전이부를 밀봉하므로 전기 접촉을 확인할 필요가 없다.
일부 양태에 따르면, 반복 구조체는 도파관의 플랜지와 일체로 형성된다. 반복 구조체는 예를 들어, 도파관을 향한 인터페이스를 형성하고 도파관 구멍을 포함하는 금속 부재로 직접 가공될 수 있다. 이는 이러한 가공이 높은 기계적 정밀도로 비용-효율적인 방식으로 수행될 수 있기 때문에 이점이 있다. 이러한 유형의 일체로 형성된 반복 구조체는 또한 기계적으로도 안정적인 이점이 있다.
일부 다른 양태에 따르면, 반복 구조체는 도파관 모듈과 조립된 별도의 캐리어에 구성된다. 이러한 방식으로 반복 구조체는 작동 주파수 대역에 따라 도파관 모듈의 다른 부분과 별도로 구성될 수 있다. 조립 중에, 치수가 다른 여러 반복 구조체의 키트가 사용될 수 있으며 현재 작동 시나리오에 적합한 반복 구조체가 선택될 수 있다. 도파관 모듈의 다른 부분이 재사용될 수 있다는 이점이 있다.
추가 양태에 따르면, 도파관 모듈은 PCB에 납땜된 각각의 정렬 탭을 수용하도록 구성된 하나 이상의 정렬 홀을 포함한다. 이 정렬 '탭과 홀' 구성은 정렬 정밀도를 높이고 PCB와 도파관 모듈의 조립을 단순화한다.
또한, 마이크로 스트립 전송 라인과 같은 전송 라인에 연결된 패치 안테나를 포함하는 PCB 또는 PCB 섹션이 본원 명세서에 개시되어 있다. PCB는 반복 구조체를 통해 도파관 구멍으로 들어가는 통로를 포함하는 도파관 모듈과 인터페이스하도록 배치된다. 패치 안테나는 도파관 구멍으로의 통로와 대면하도록 구성된다.
따라서, PCB는 도파관 모듈과 함께 마이크로 스트립과 같은 전송 라인과 도파관 사이에 고성능 전이부를 형성한다. 이 전이부는 비접촉식이며 조립 중에 납땜이 필요하지 않기 때문에 비용-효율적인 조립을 가능하게 한다.
양태들에 따르면, PCB는 패치 안테나에 대한 위치에서 PCB에 납땜되고 도파관 모듈 상의 각각의 정렬 홀에 진입하도록 배치된 적어도 하나의 정렬 탭을 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, 이 정렬 '탭과 홀' 구성은 정렬 정밀도를 높이고 PCB와 도파관 모듈의 조립을 단순화한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 정렬 탭의 납땜은 패치 안테나에 대한 탭의 배치에서 높은 기계적 정밀도를 가능하게 하여 이점이 된다.
또한, 마이크로 스트립 대 도파관 전이부 및 전술한 이점과 관련된 방법이 본원 명세서에 개시되어 있다.
일반적으로, 특허 청구 범위에서 사용되는 모든 용어는 본원 명세서에서 달리 명시적으로 정의되지 않는 한 기술 분야에서 일반적인 의미에 따라 해석되어야 한다. "a/an/the 부재, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등"에 대한 모든 참조는 달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 부재, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 사례를 언급하는 것으로 공개적으로 해석되어야 한다. 본원 명세서에 개시된 임의의 방법의 단계들은 명시적으로 언급되지 않는 한 개시된 정확한 순서로 수행될 필요가 없다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 청구항 및 이하의 상세한 설명을 연구할 때 명백해질 것이다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 상이한 특징을 조합하여 이하에서 설명하는 것과 다른 실시예를 생성할 수 있음을 인식한다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 PCB의 섹션과 도파관 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 2는 조립된 도파관 전이부를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도파관 구멍과 대면하도록 배치된 패치 안테나를 도시한다.
도 4는 복수의 구멍을 포함하는 도파관 전이부를 도시한다.
도 5는 패치 안테나를 포함하는 PCB의 단면을 도시한다.
도 6은 도파관 전이부를 개략적으로 도시한다.
도 7은 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8d는 예시적인 패치 안테나를 도시한다.
본 발명은 이제 본 발명의 특정 양태가 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하에서 보다 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있으며 본원 명세서에 설명된 실시예들 및 양태들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되고; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하고 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하도록 예로서 제공된다. 동일한 도면부호는 설명 전체에서 동일한 부재를 나타낸다.
여기서, 도파관이라는 용어는 별도로 명시하지 않는 한 금속화된 관형 구조체를 나타낸다. 예를 들어, 금속화된 관형 구조체는 원형, 타원형 또는 직사각형 단면 도파관일 수 있다. 도파관은 또한 리지, 이중 리지 등을 포함하는 장치와 같은 다른 공지된 도파관 구조체를 나타낼 수 있다.
여기서 마이크로 스트립이라는 용어는 일반적으로 평면 전송 매체를 의미한다. 따라서, 예를 들어, 달리 언급되지 않는 한, 마이크로 스트립을 언급할 때 스트립-라인 등이 포함된다.
통신 주파수 대역이 점점 높아지면 전송 구성 요소가 점점 작아진다. 이는 도파관 및 필터와 같은 많은 구성 요소의 크기가 캐리어 주파수의 파장에 비례하여 결정되기 때문이다. 이는 만족스러운 성능을 얻기 위해 더 높은 기계적인 정밀도가 요구되기 때문에 전송 구성 요소의 제조를 복잡하게 한다.
라디오 또는 레이더 트랜시버는 일반적으로 인쇄 회로 기판(PCB)의 섹션에 배치된 하나 이상의 집적 회로에 포함된다. 트랜시버는 집적 회로의 포트를 통해 신호를 송수신한다. 포트는 종종 PCB 상의 마이크로 스트립을 통해 하나 이상의 안테나 장치에 연결된다. 도파관 인터페이스로/로부터 마이크로 스트립 신호를 전이하는 것이 종종 바람직하다. 이 전이는 전체 시스템의 성능에 중요하다.
여기서 핵심 개념은 전자기장을 감쇠하기 위한 반복 구조체를 사용하는 것이다. 이러한 반복 구조체는 종종 문헌에서 '갭 도파관 구조체'로 나타낸다. 갭 도파관은 일반적으로 두 부분으로 구성되되, 구조화된 금속 표면과 편평한 금속 표면이 서로 근접하게 배치되지만 반드시 직접 접촉하지는 않는다. 구조화된 표면은 인공 자기 전도체라고도 하는 메타 재료 표면을 형성하는 핀 또는 기타 돌출부에 의해 특징지어진다. 돌출부는 전자기파가 원하지 않는 방향으로 전파되는 것을 방지하는 베리어를 생성한다. 이런 방식으로 핀이 직사각형 도파관의 벽을 대체한다. 이는 완벽하게 밀봉된 금속 인클로저 없이 수행되므로 이점이 있다.
도 1은 PCB(110)의 섹션과 도파관 모듈(130)을 개략적으로 도시한다. 도파관 모듈(130)과 PCB의 섹션은 서로 부착되도록 배치된 별도의 엔티티이다. 마이크로 스트립 전송 라인(125)에 입력된 신호는 PCB(110)에 배치된 패치 안테나(120)에 의해 방사된다. 마이크로 스트립 전송 라인과 패치 안테나는 공지되어 있으므로 본원 명세서에서 자세히 설명되지 않는다. 그러나, 당업자는 접지면이 패치 안테나(120)의 후면에 구성된다는 것을 알지만, 이 접지면은 도 1에 도시되어 있지 않다. 패치 안테나와 마이크로 스트립 전송 라인은 물론 양방향이고, 이는 전송 라인에 입력된 신호가 패치에서 방사되고, 유입되는 전자기 신호는 패치 안테나(120)에 의해 픽업되어 전송 라인(125)으로 출력되는 것을 의미한다.
도파관 모듈(130)은 패치 안테나(120)를 포함하는 PCB의 섹션과 인터페이스하도록 배치된다. 모듈은 도파관 구멍(140)과 반복 구조체(155)를 포함한다. 도파관 구멍(140)은 모듈(130)을 통해 연장되도록 배치된다. 원형, 타원형 또는 직사각형 도파관과 같은 관형 도파관은 도파관 모듈의 외부 측면(132)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도파관 모듈은 예를 들어, 알루미늄 등과 같은 금속 조각으로부터 가공된 도파관 플랜지를 포함하거나 그로부터 일체로 형성될 수 있다. 반복 구조체(155)는 모듈의 내부 측면(131)에서 도파관 구멍(140)을 둘러싸고 내부 측면(131)에서 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)를 획정하도록 배치된 복수의 돌출 금속 또는 금속화된 부재(150)를 포함한다.
PCB(110)의 섹션은 전송 라인(125)에 연결된 패치 안테나(120)를 포함한다. PCB는 반복 구조체(155)를 통해 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)를 포함하는 도파관 모듈(130)과 인터페이스하도록 배치된다. 패치 안테나(120)는 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)와 대면하도록 구성된다.
전술한 논의에 따르면, PCB(110)의 접지면과 함께 돌출 부재(150)는 갭 도파관 구조체의 두 부분을 구성하고; 돌출 부재는 PCB의 접지면 금속 표면에 매우 근접하게 배치된 구조화된 금속 표면을 구성한다. 여기서, 매우 근접이란 거리가 작동 파장의 1/4보다 작다는 것을 의미한다. 반복 구조체는 주기적 또는 준-주기적 구조체임을 알 수 있다. 결과적으로, 돌출부는 전자기파가 원하지 않는 방향으로 전파되는 것을 방지하는 베리어를 생성한다. 돌출 부재의 치수와 상대적 구성은 반복 구조체의 주파수 의존 감쇠 특성을 결정한다. 여기서, 바람직하지 않은 방향은 패치 안테나(120)와 도파관 구멍(140) 사이의 통로(145)로부터 멀어지는 방향이다. 따라서, 반복 구조체(155)는 통로(145)를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠시키도록 구성된다.
양태들에 따르면, 반복 구조체(155)는 도파관 모듈에 포함된 전도성 평면으로부터 주기적으로 돌출하도록 배치된 전도성 핀, 예를 들어 금속 또는 금속화된 핀을 포함하는 핀 구조체이다. 전도성 핀은 예를 들어, 직사각형 또는 원통형 돌출부로 형성될 수 있다. 그러나, 유사한 효과로 다양한 형상이 사용될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 버섯-형 돌출부 또는 원추형 돌출부도 동일하거나 유사한 효과로 사용될 수 있다.
일 예에 따르면, 도파관 모듈은 도파관 구멍(140)에 수직인 평면으로 연장되는 도파관 플랜지를 포함한다. 이 경우, 반복 구조체(155)는 바람직하게는 도파관 플랜지와 일체로 배치된다. 각각의 구조체는 예를 들어, 도파관 플랜지를 구성하는 동일한 금속 조각으로 밀링되거나 가공될 수 있다.
그러나, 반복 구조체(155)는 도파관 구멍을 형성하는 금속과 반드시 일체로 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 일부 양태들에 따르면, 반복 구조체(155)는 도파관 모듈과 조립된 별도의 캐리어 상에 구성된다.
별도의 캐리어는 예를 들어, 테트라플루오로에틸렌의 합성 플루오로 중합체인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 조각일 수 있다. PTFE는 높은 정밀도로 성형되어 돌출부를 형성하고 도파관 구멍과 관련하여 형성되는 가공된 그루브 또는 리세스에 적합할 수 있다. 이 인서트를 위해 임의의 유형의 유전체 또는 플라스틱 재료가 사용될 수 있음이 실현된다. 인서트는 금속화될 수 있으며, 따라서, 통로(145)를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠시키도록 구성된 반복 구조체(155)를 형성한다.
반복 구조체에 대해 별도의 캐리어를 사용하는 이점은 반복 구조체의 치수가 응용에 따라 선택될 수 있는 반면, 적어도 부싱 부재가 작동 주파수 대역에 대해 정확한 크기의 구멍을 형성하도록 도파관 구멍에 구성되는 경우에, 도파관 모듈의 다른 부분은 재사용될 수 있다.
반복 구조체는 또한 PCB의 섹션 상에 형성될 수 있고, 즉, PCB(110)로부터 도파관 모듈(130)로 아래로 연장된다.
패치 안테나(120)는 전이부를 형성하기 위해 통로(145)를 통해 도파관 구멍 내로 방사한다. 따라서, 패치 안테나와 도파관 구멍(140) 사이의 정렬이 필요하다. 오정렬의 경우에, 반사 손실 및 삽입 손실과 같은 측면에서 성능 손실이 예상될 수 있다. 물론, PCB(110)를 도파관 모듈(130)에 유지하는데 사용되는 종래의 고정 수단에 의해 일부 정렬이 이루어진다. 그러나, 일반적인 제조 공정에서는 기계적 공차가 엄청나게 클 수 있다.
패치 안테나와 도파관 구멍(140) 사이의 정렬을 개선하기 위해, 선택적으로 하나 이상의 정렬 구멍(170)이 PCB(110)에 납땜된 각각의 정렬 탭(160)을 수용하도록 구성될 수 있다. 납땜 공정은 자기-정렬 효과와 관련된다; PCB에 조립하는 동안 첫 번째로 솔더 페이스트는 PCB의 높은 기계적 정밀도로 배치된 패드에 증착된다. 제2 단계에서는 표면 실장 구성 요소가 패드에 배치된다. 제3 단계는 솔더 조인트가 형성되는 솔더의 재-용융이다. 재-용융 중에, 표면 장력 및 모세관 효과로 인한 힘이 표면 실장 구성 요소에 작용하여 구성 요소를 PCB의 이전 패드와 정렬시킨다. 따라서, 납땜된 정렬 탭은 PCB 상의 패치 안테나에 대해 높은 정확도로 배치될 수 있다.
따라서, 양태들에 따르면, PCB(110)는 패치 안테나(120)에 대한 위치에서 PCB에 납땜되고 도파관 모듈(130) 상의 각각의 정렬 홀에 진입하도록 배치된 적어도 하나의 정렬 탭(160)을 포함한다. 단일 정렬 탭이 하나의 고정된 지점을 제공하는 것으로 이해되며, 즉, PCB는 도파관 모듈과 관련하여 회전할 수 있다. 도파관 모듈에 가공된 각각의 홀을 갖는 둘 이상의 정렬 탭은 도파관 구멍(140) 및 통로(145)와 관련하여 패치 안테나(120)를 고정시킬 것이다.
도 2는 조립된 마이크로 스트립 대 도파관 전이부(200)를 개략적으로 도시한다. 도파관 모듈(130)의 외부 측면(131)은 도파관을 부착하기 위한 도파관 구멍으로 볼 수 있다. 마이크로 스트립, 즉, 전송 라인(125)이 전이부(200)로 진입하는 것을 볼 수 있다. 반복 구조체를 형성하는 돌출 핀(150)도 볼 수 있다. 여기서는 직사각형 도파관 구멍이 사용된다. 그러나, 다른 도파관 유형도 동일하게 적용 가능하다.
도 3은 도파관 구멍(140)과 대면하도록 배치된 패치 안테나(120)의 평면도이다. 여기서 전송 라인(125)은 안테나를 구성하는 더 큰 패치 이전에 배치된 더 작은 패치를 포함한다. 필터 등을 포함하는 임의의 수의 마이크로 스트립 설계가 패치 안테나(120)와 관련하여 전송 라인(125)에 배치될 수 있다는 것이 이해된다. 패치 안테나는 도파관 구멍(140)으로 이어지는 통로와 정렬된다. 따라서, 방사된 전자기 에너지는 도파관 모듈(130)의 외부 측면에 부착된 도파관으로 진입하여 마이크로 스트립 대 도파관 전이부를 완료한다. 돌출 부재(150)는 반복 구조체(155)를 구성하는 것으로 도시되어 있다.
도 4는 복수의 도파관 구멍을 포함하는 예시적인 도파관 전이부(400)를 도시한다. 라디오 트랜시버 또는 레이더 트랜시버, 또는 다른 집적 회로와 같은 회로(410)가 PCB(110) 상에 배치된 것으로 도시된다. 제1 전송 라인(125a) 및 제2 전송 라인(125b)은 각각 회로(410)로부터 제1 패치 안테나(120a) 및 제2 패치 안테나(120b)로 연장된다. 따라서, 두 개의 도파관 전이부가 단일 유닛에 통합된다. 이러한 마이크로 스트립 대 도파관 전이부는 예를 들어, 다중-입력 다중-출력(MIMO) 트랜시버 시스템 및/또는 백투백 테스트 회로에 적합하다.
도 4는 또한 고정 수단(420, 425)을 예시하며, 여기서는 볼트가 도파관 모듈(130)에 PCB를 고정적으로 유지하도록 배치될 수 있는 홀로 도시된다. 이러한 고정 수단은 패치 안테나와 도파관 구멍 사이의 정렬 레벨을 제공한다. 그러나, 추가적인 기계적 정밀도가 요구되는 경우, 하나 이상의 정렬 탭(160)이 전술한 바와 같이, PCB 상에 배치될 수 있다.
도 5는 패치 안테나를 포함하는 PCB의 섹션의 평면도이다. 이 PCB는 고정 수단(420)과 정렬 탭(160)을 포함한다. 도 5에 도시된 PCB는 또한 라디오 또는 레이더 트랜시버 회로와 같은 집적 회로를 포함한다.
도 6은 전술한 논의에 따른 도파관 전이부를 개략적으로 도시한다. 예시를 위해, 도파관 전이부의 치수는 다음과 같다:
도파관(120) 긴 측면 = 3.0988mm, 도파관(120) 짧은 측면 = 1.5494mm, 핀(150) 높이 = 1mm, 핀 주기(P) = 1.94mm, 핀 폭(W) = 0.95mm, 핀에서 기판까지의 거리 = 0.1mm, 마이크로 스트립 패치 폭 = 1.78mm, 마이크로 스트립 패치 길이 = 1.04mm, 일치하는 이중 스터브 길이 = 1mm, 일치하는 이중 스터브 폭 = 0.79mm, 스터브에서 패치까지의 거리 = 0.43mm.
도 7은 방법을 예시하는 흐름도이다. 예시된 방법은, 마이크로 스트립 대 도파관 전이부를 위한 도파관 모듈(130)을 형성하는 단계(S1)로, 모듈은 도파관 구멍(140) 및 반복 구조체(155)를 포함하고, 도파관 구멍은 모듈의 외부 측면(132)에 도파관을 부착하기 위해 모듈을 통해 연장되도록 배치되며, 반복 구조체(155)는 모듈의 내부 측면(131) 상에서 도파관 구멍(140)를 둘러싸고 내부 측면(131)에서 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)를 획정하도록 배치된 복수의 돌출 금속 또는 금속화된 부재(150)를 포함하고, 반복 구조체(155)는 통로(145)를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠시키도록 구성되는, 마이크로 스트립 대 도파관 전이부를 위한 도파관 모듈(130)을 형성하는 단계(S1)를 포함한다.
상기 방법은 또한 전송 라인(125)에 연결된 패치 안테나(120)를 포함하는 PCB(110)를 형성하는 단계(S2)로, PCB는 반복 구조체(155)를 통해 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)를 포함하는 도파관 모듈(130)과 인터페이스하도록 배치되는, 전송 라인(125)에 연결된 패치 안테나(120)를 포함하는 PCB(110)를 형성하는 단계(S2), 및 패치 안테나(120)가 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)와 대면하도록 도파관 모듈과 PCB를 조립하는 단계(S3)를 포함한다.
도 8a 내지 도 8d는 일부 예시적인 패치 안테나(120)를 개략적으로 도시한다. 도 8a는 패치 안테나로 사용되는 개방형(open-ended) 스터브, 즉, 스터브에서 종단되는 마이크로 스트립 조각을 도시한다. 도 8b는 마이크로 스트립 전송 라인의 단부에 배치된 직사각형 부재를 갖는 다른 예시적인 패치 안테나를 도시한다. 상기 는 도 8c에 도시된 디스크-형상과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
패치 안테나(120)는 안테나 어레이를 형성하기 위해 복수의 안테나 부재를 포함할 수 있다. 이 안테나 어레이는 도파관 구멍에 더 잘 맞도록 패치 안테나의 전송 로브를 형성하는데 사용될 수 있다. 안테나 어레이는 또한 전기적으로 조종할 수있어 제조 및/또는 조립 중에 또는 후에 도파관 전이부를 교정할 수 있다.

Claims (14)

  1. 마이크로 스트립 대 도파관 전이부를 위한 도파관 모듈(130)로,
    상기 모듈(130)은 인쇄 회로 기판(PCB)(110)과 인터페이스하도록 배치되고, PCB는 패치 안테나(120) 및 접지면을 포함하며, 상기 모듈은 도파관 구멍(140) 및 반복 구조체(155)를 포함하고, 도파관 구멍은 상기 모듈의 외부 측면(132)에 도파관을 부착하기 위해 상기 모듈을 통해 연장되도록 배치되며, 반복 구조체(155)는 상기 모듈의 내부 측면(131)에서 도파관 구멍(140)을 둘러싸고 상기 내부 측면(131)에서 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)를 획정하도록 배치된 복수의 돌출 금속 또는 금속화된 부재(150)를 포함하고, 반복 구조체(155)는 통로(145)를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠하도록 구성되며, 반복 구조체와 접지면은 갭 도파관 구조체를 구성하고, 반복 구조체는 접지면으로부터 거리를 두고 배치되며, 상기 거리는 도파관 모듈(130)의 작동 파장의 1/4보다 작은 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반복 구조체(155)는 상기 도파관 모듈에 포함된 전도성 평면으로부터 주기적으로 돌출하도록 배치된 전도성 핀을 포함하는 핀 구조체인 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  3. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 도파관 모듈(130)은 도파관 구멍(140)에 수직인 평면으로 연장되는 도파관 플랜지를 포함하고, 상기 반복 구조체(155)는 도파관 플랜지와 일체로 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  4. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 반복 구조체(155)는 도파관 모듈과 조립된 별도의 캐리어 상에 구성되는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  5. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 도파관 구멍(140)은 직사각형 도파관, 타원형 도파관 또는 원형 도파관 중 어느 하나와 모듈의 외부 측면(132) 상에서 인터페이스하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  6. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 도파관 모듈(130)은 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)와 대면하도록 구성된 패치 안테나(120)를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)(110)의 섹션과 인터페이스하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  7. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 도파관 모듈(130)은 PCB(110)에 납땜된 각각의 정렬 탭(160)을 수용하도록 구성된 하나 이상의 정렬 홀(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  8. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 PCB(110)는 집적 회로(510)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  9. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 패치 안테나(120)는 복수의 안테나 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  10. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 도파관 모듈(130)은 복수의 도파관 구멍(140a, 140b)을 포함하고, 각각의 도파관 구멍은 각각의 패치 안테나(120a, 120b)와 인터페이스하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관 모듈.
  11. 전송 라인(125) 및 접지면에 연결되는 패치 안테나를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)(110)으로,
    상기 PCB는 반복 구조체(155)를 통해 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)를 포함하는 도파관 모듈(130)과 인터페이스하도록 배치되고, 반복 구조체(155)는 도파관 구멍(140)을 둘러싸도록 배치된 복수의 돌출 금속 또는 금속화된 부재(150)를 포함하며, 반복 구조체(155)는 통로(145)를 통한 전파를 허용하면서 반복 구조체를 지나는 주파수 대역에서 전자기 신호 전파를 감쇠하도록 구성되고, 상기 PCB가 도파관 모듈(130)과 조립될 때 패치 안테나(120)는 도파관 구멍(140)으로의 통로(145)와 대면하도록 구성되며, 반복 구조체와 접지면은 갭 도파관 구조체를 구성하고, 반복 구조체는 접지면으로부터 거리를 두고 배치되며, 상기 거리는 도파관 모듈(130)의 작동 파장의 1/4보다 작은 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판(PCB).
  12. 제8항에 있어서,
    상기 PCB는 패치 안테나(120)에 대한 위치에서 PCB에 납땜되고 도파관 모듈(130) 상의 각각의 정렬 홀에 진입하도록 배치된 적어도 하나의 정렬 탭(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판(PCB).
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 도파관 모듈(130) 및 제8항 또는 제9항에 따른 인쇄 회로 기판(PCB)(110)을 포함하는 마이크로 스트립 대 도파관 전이부(100, 200, 300, 400, 600).
  14. 제13항에 따른 도파관 전이부(100, 200, 300, 400, 600)를 포함하는 라디오 또는 레이더 트랜시버.
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