KR20220169666A - 방사형 공간 결합기 - Google Patents

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KR20220169666A KR1020210080013A KR20210080013A KR20220169666A KR 20220169666 A KR20220169666 A KR 20220169666A KR 1020210080013 A KR1020210080013 A KR 1020210080013A KR 20210080013 A KR20210080013 A KR 20210080013A KR 20220169666 A KR20220169666 A KR 20220169666A
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Abstract

본 명세서에 개시된 내용은 모드변환기를 결합시키는 조립구조를 단순화시켜 제조비용 및 조립편의성이 증가되는 방사형 공간 결합기의 제공에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 방사형 공간 결합기는 중앙에서 방사상으로 연장되는 복수의 입력도파관들을 포함하는 입력부, 상기 입력부의 상부에 이격 배치되고 일측으로 연장되는 출력도파관을 포함하는 출력부 및 하부는 상기 입력부의 중앙 상부에 상기 입력도파관들과 연통되게 결합되고 상부는 상기 출력도파관과 연통되게 결합되는 중심도파관 및 일단은 상기 출력도파관에 결합되고 타단은 상기 중심도파관의 내부로 연장되는 모드변환기를 구비하는 모드변환부를 포함한다.

Description

방사형 공간 결합기{SPATIAL COMBINER HAVING RADIAL STRUCTURE}
본 명세서에 개시된 내용은 공간 결합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기파를 전송하는 방사형 공간 결합기에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 방사형 공간 결합기의 입력 및 출력포트는 구형 도파관으로 구성되어 있고, 도파관의 입출력 포트를 통해 방사된 신호가 중심에서 원형 도파관으로 결합되고 모드변환기를 통해 다시 구형 도파관으로 변환이 이루어진다.
종래의 결합기는 PCB 형태의 하이브리드 커플러와 고출력에 유리한 도파관 결합기에 이르기까지 다양한 설계 방법이 개발되었지만 기존의 평면 결합 방식은 구조가 단순한 장점은 있지만 결합수가 많아질수록 손실 및 결합효율이 감소되는 단점이 있다.
또한, 기존의 공간 결합 방식은 N개의 입력신호가 단일결합이 이루어지면서 손실을 줄이고 결합효율을 증가시킬 수 있는 반면에 구조가 복잡하여 제조비용이 증가되는 단점이 있다.
또한, 기존의 공간 결합기는 내부에 배치되는 복수의 모드 변환기 설치를 위해 복수의 구조물들을 결합시켜 통로를 형성하므로, 제작 및 조립비용이 증가되고 제조시간이 증가되는 단점이 있다.
이와 관련되어 한국 등록특허공보 제10-1734903호는 고효율 결합 특성을 갖는 N-way 고출력 rf 공간 결합기를 개시하고 있고, 한국 등록특허공보 제10-2171191호는 도파관 전력 결합기를 개시하고 있다.
그러나 기존 발명들은 공간 결합기의 제조 및 조립편의성을 개선시키는 기술은 개시하지 않고 있다.
모드변환기를 결합시키는 조립구조를 단순화시켜 제조비용 및 조립편의성이 증가되는 방사형 공간 결합기를 제공함에 있다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 방사형 공간 결합기는 중앙에서 방사상으로 연장되는 복수의 입력도파관들을 포함하는 입력부, 상기 입력부의 상부에 이격 배치되고 일측으로 연장되는 출력도파관을 포함하는 출력부 및 하부는 상기 입력부의 중앙 상부에 상기 입력도파관들과 연통되게 결합되고 상부는 상기 출력도파관과 연통되게 결합되는 중심도파관 및 일단은 상기 출력도파관에 결합되고 타단은 상기 중심도파관의 내부로 연장되는 모드변환기를 구비하는 모드변환부를 포함한다.
또한, 상기 출력부는 상기 출력도파관의 상부에서 상기 출력도파관을 관통하여 상기 모드변환기의 일단 및 상기 출력도파관과 결합되는 볼트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력도파관들, 중심도파관 및 출력도파관은 일체형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 모드변환기는 일단은 상하부로 연장된 원기둥 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 상기 중심도파관의 바닥 상부를 향해 단계적으로 부피가 증가되도록 연장되어 외측면이 계단 형태로 형성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 방사형 공간 결합기는 중앙에 인서트되는 모드변환기의 고정 위치가 상부에 고정되는 형태로 형성되어 모드변환기의 조립편의성이 개선되고 제조비용절감이 가능한 장점이 있다.
또한, 방사형 공간 결합기는 종래 기술보다 상대적으로 상부에 고정되는 모드변환기에 의해 모드가 변환된 전자기파 신호가 상대적으로 짧은 경로를 지나 구형도파관으로 전송되어 손실이 낮아지는 장점이 있다.
아울러, 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 방사형 공간 결합기의 사시도.
도 2는 도 2의 방사형 공간 결합기를 다른 각도에서 주시한 사시도.
도 3은 도 1의 방사형 공간 결합기의 "A"를 확대하여 도시한 분해사시도.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 방사형 공간 결합기를 절단한 단면도.
도 5는 본 명세서의 다른 실시예에 의한 방사형 공간 결합기의 분해사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 방사형 공간 결합기의 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다, 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 방사형 공간 결합기(100)는 입력부(200)들, 커버부(300), 모드변환부(400) 및 출력부(600)를 포함한다.
방사형 공간 결합기(100)는 입력부(200)를 통해 구형도파관과 연결되고, 모드변환부(400)는 입력부(200)에서 공급된 전자기파 신호들을 결합시키고 모드를 변환시키며, 출력부(600)는 모드 변환된 전자기파 신호를 연결된 구형도파관으로 공급한다.
입력부(200)는 연결관(210) 및 입력도파관(220)을 포함한다.
입력부(200)는 일단은 하부를 향해 연장된 관 형태로 형성되고, 타단은 일단 상부에서 수직하게 절곡되어 방사형 공간 결합기(100)의 중앙에 위치한 모드변환부(400)를 향해 관 형태를 유지하면서 소정의 거리만큼 연장된다.
구체적으로, 도 4의 일측에 형성된 연결관(210)은 상부 또는 하부를 향해 연장되고 내부공간이 하부를 향해 개방된 사각관 형태로 형성되며, 상부는 타측에 배치되는 입력도파관(220)과 연통되도록 결합된다.
연결관(210)의 상부는 일측에서 타측 상부까지 계단 형태로 단계적으로 소정의 거리만큼 연장되고, 입력도파관(220)과 연결된 상태에서 연결관(210)의 상부면은 입력도파관(220)의 상부면과 연결되어 평면을 형성한다.
연결관(210)의 내부공간에 위치한 상부내측면은 상부에 형성된 계단구조와 대응되도록 계단구조로 형성되고, 연결관(210)의 하부 개구부로부터 유입되는 전자기파 신호는 상기 계단구조를 통해 효과적으로 입력도파관(220)의 내부로 전송된다.
입력도파관(220)의 일단은 일측 또는 타측으로 연장되는 사각관 형태로 형성되어 연결관(210)의 상부와 연통되게 결합되고, 타단은 일단에서 타측을 향해 소정의 거리만큼 사각관 형태로 연장되어 모드변환부(400)와 연통되게 결합된다.
입력공간(221)은 연결관(210)의 내부공간과 입력도파관(220)의 내부공간이 서로 연결되어 형성되고, 입력공간(221)은 모드변환부(400) 내부의 변환공간(411)과 연통된다.
복수의 입력부(200)들 각각은 서로 동일한 구조로 형성되고, 입력부(200)들 각각의 타단은 모드변환부(400)의 하부 외측면을 따라 서로 동일한 간격을 두고 이격되도록 배치된 상태에서 모드변환부(400)와 내부공간이 연통되게 결합된다.
모드변환부(400)는 중심도파관(410) 및 모드변환기(420)를 포함한다.
모드변환부(400)의 일단은 상하부로 연장된 원통 형태로 형성되어 입력부(200)들 각각의 타단과 연통되게 결합되고, 타단은 일단에서 상부를 향해 소정의 거리만큼 연장되어 출력부(600)와 연통되게 결합된다.
구체적으로, 중심도파관(410)의 일단은 상부 또는 하부를 향해 연장되고 내부에 변환공간(411)이 형성된 원통 형태로 형성되며, 일단의 외측면을 따라 이격 배치된 입력도파관(220)들 각각의 타단과 입력공간(221) 및 변환공간(411)이 서로 연통되도록 결합된다.
중심도파관(410)의 일단 저면 중앙 일부분은 상부를 향해 함몰되어 변환공간(411)과 중심도파관(410) 하부공간 사이를 연결시키는 하부홀이 형성되고, 상기 하부홀에는 커버부(300)가 삽입되어 상기 하부홀을 밀봉시킨다.
중심도파관(410)의 타단은 일단에서 원통 형태를 유지하면서 상부를 향해 소정의 거리만큼 연장된 후 외경이 축소된 원통형태로 상부를 향해 축소 연장되어 외측면이 계단형태로 형성된다.
중심도파관(410)의 타단 상부면은 출력부(600)의 일단 저면과 밀착된 상태에서 출력부(600)의 내부공간이 변환공간(411)과 연통되도록 출력부(600)의 일단 하부에 결합된다.
모드변환기(420)의 일단은 서로 다른 크기의 외경을 가진 원기둥들 중 상대적으로 큰 외경을 가진 원기둥이 상부에 배치되는 형태로 형성되고, 일단 상부면은 출력부(600)의 일단 내부에서 볼트(620)를 통해 출력부(600)와 결합된다.
모드변환기(420)의 중앙부는 중심도파관(410)의 타단 내측면과 이격된 상태를 유지하면서, 일단 하부에서 변환공간(411)의 내부까지 하부를 향해 원기둥 형태로 소정의 거리만큼 연장된다.
모드변환기(420)의 타단은 중앙부보다 외경이 확장된 원기둥 형태로 중앙부에서 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장된 후 다시 상부보다 외경이 확장된 원기둥 형태로 중심도파관(410)의 바닥면과 이격된 위치까지 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
일반적으로, 모드변환기(420)를 중심도파관(410)의 내부에 고정시키기 위해서는 유전체, 절연체 또는 별도의 고정 기구를 이용하지만, 모드변환기(420)는 일체형으로 제작되는 방사형 공간 결합기(100)의 내부에 볼트(620)를 통해 편리하게 조립이 가능하고, 중심도파관(410)의 바닥과 이격되어 쇼트가 방지되는 장점이 있다.
또한, 모드변환기(420)는 커버부(300)가 중심도파관(410)의 하부에서 분리되어 상기 하부홀이 변환공간(411) 및 외부공간을 연결시키는 상태에서 상기 하부홀을 통해 변환공간(411)에 삽입되어 볼트(620)와 결합된다.
출력부(600)는 출력도파관(610) 및 볼트(620)를 포함한다.
출력부(600)의 일단은 내부의 출력공간(611)이 변환공간(411)과 연통되도록 모드변환부(400)의 상부에 결합되고, 타단은 일단에서 일측을 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
구체적으로, 출력도파관(610)의 일단은 출력공간(611)이 일측을 향해 개방된 사각관 형태로 형성되고, 하부에는 모드변환기(420)가 삽입되는 하부관통홀(612)이 형성되며, 상부에는 볼트(620)의 일부분이 삽입되는 상부관통홀(613)이 형성된다.
출력도파관(610)의 타단은 일단에서 일측을 향해 소정의 거리만큼 사각관 형태를 유지하면서 연장되고, 일측에 연결된 구형도파관에 입력부(200) 및 모드변환부(400)로부터 전송된 전자기파 신호를 전송시킨다.
하부관통홀(612)은 출력도파관(610)의 원형의 저면 일부분이 상부를 향해 함몰되어 출력공간(611) 및 출력도파관(610)의 하부공간을 연결하도록 형성되며, 모드변환기(420)의 일단 및 중앙부 일부가 하부관통홀(612)에 삽입된다.
상부관통홀(613)은 하부관통홀(612)의 직상방에 해당되는 출력도파관(610)의 원형 상부면이 하부를 향해 함몰되어 출력공간(611) 및 출력도파관(610)의 상부공간을 연결시키도록 형성된다.
안착홈(614)은 상부관통홀(613) 주위에 해당되는 원형의 출력도파관(610)의 일단 상부면 일부분이 상부관통홀(613)보다 상대적으로 작은 깊이만큼 하부를 향해 소정의 거리만큼 함몰되어 형성된다.
볼트(620)의 일단은 안착홈(614)의 형태와 동일한 원형 플레이트 형태로 형성되고, 타단은 일단의 중앙 저면에 해당되는 원형 일부분이 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되며, 타단 외측면에는 나사산이 형성된다.
볼트(620)의 일단이 안착홈(614)에 삽입된 상태에서 볼트(620)의 일단 상부면은 출력도파관(610)의 상부면과 연결되어 평면을 형성하고, 타단은 상부관통홀(613)에 삽입되어 출력공간(611)에서 모드변환기(420)의 일단 상부에 삽입되며 나사결합된다.
방사형 공간 결합기(100)를 뒤집고 출력도파관(610)의 상부면 및 볼트(620)의 일단 상부면이 바닥에 밀착된 상태에서, 모드변환기(420)를 상기 하부홀에 삽입시켜 변환공간(411)에 배치시키고, 모드변환기(420)의 일단을 출력공간(611)에서 볼트(620)의 타단과 나사 결합시키는 과정을 통해 모드변환기(420)가 볼트(620)와 결합된다.
따라서, 방사형 공간 결합기(100)는 연결관(210), 입력도파관(220), 중심도파관(410) 및 출력도파관(610)이 일체형으로 제작된 상태에서 커버부(300)를 분리시켜 모드변환기(420)를 볼트(620)와 편리하게 결합시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 연결관(210), 입력도파관(220), 중심도파관(410) 및 출력도파관(610)이 일체형으로 제작되기 때문에 조립을 위한 공정이 단축되고, 모드변환기(420)의 고정을 위한 별도의 절연체 또는 유전체가 불필요한 장점이 있다.
본 실시예에 따른 방사형 공간 결합기(120)는 모드변환기(440)의 버튼(442), 출력도파관(630), 볼트(640), 안착홈(615) 및 돌출부(631, 632)들을 제외하면, 도 1 내지 4의 방사형 공간 결합기(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.
방사형 공간 결합기(120)는 볼트(640)의 전후방에 돌출부(631, 632)들이 형성되어 안착홈(615)에 고정되기 때문에 모드변환기(440) 및 볼트(640) 사이의 조립성이 개선된다.
모드변환부(400)는 중심도파관(410) 및 모드변환기(440)를 포함한다.
구체적으로, 모드변환기(440)의 일단은 서로 다른 크기의 외경을 가진 원기둥들 중 상대적으로 큰 외경을 가진 원기둥이 상부에 배치되는 형태로 형성되고, 일단 상부면은 출력부(600)의 일단 내부에서 볼트(620)를 통해 출력부(600)와 결합된다.
모드변환기(440)의 중앙부는 중심도파관(410)의 타단 내측면과 이격된 상태를 유지하면서, 일단 하부에서 변환공간(411)의 내부까지 하부를 향해 원기둥 형태로 소정의 거리만큼 연장된다.
모드변환기(440)의 타단은 중앙부보다 외경이 확장된 원기둥 형태로 중앙부에서 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장된 후 다시 상부보다 외경이 확장된 원기둥 형태로 중심도파관(410)의 바닥면과 이격된 위치까지 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
버튼(442)은 모드변환기(440)의 타단 하부에 위치하고 전방 또는 후방을 향해 연장된 사각형 형태의 저면 일부분이 상부를 향해 탄성 이동되도록 형성되고, 버튼(442)을 상부를 향해 밀어내지 않는 상태에서는 버튼(442)의 저면은 모드변환기(440)의 타단 저면과 평면을 형성한다.
구체적으로, 출력도파관(630)의 일단은 출력공간(611)이 일측을 향해 개방된 사각관 형태로 형성되고, 하부에는 모드변환기(440)가 삽입되는 하부관통홀(612)이 형성되며, 상부에는 볼트(640)의 일부분이 삽입되는 상부관통홀(613)이 형성된다.
출력도파관(630)의 타단은 일단에서 일측을 향해 소정의 거리만큼 사각관 형태를 유지하면서 연장되고, 일측에 연결된 구형도파관에 입력부(200) 및 모드변환부(400)로부터 전송된 전자기파 신호를 전송시킨다.
하부관통홀(612)은 출력도파관(610)의 원형의 저면 일부분이 상부를 향해 함몰되어 출력공간(611) 및 출력도파관(630)의 하부공간을 연결하도록 형성되며, 모드변환기(440)의 일단 및 중앙부 일부가 하부관통홀(612)에 삽입된다.
상부관통홀(613)은 하부관통홀(612)의 직상방에 해당되는 출력도파관(630)의 원형 상부면이 하부를 향해 함몰되어 출력공간(611) 및 출력도파관(630)의 상부공간을 연결시키도록 형성된다.
안착홈(615)은 상부관통홀(613) 주위에 해당되는 출력도파관(630)의 일단 상부면 일부분이 상부관통홀(613)보다 상대적으로 작은 깊이만큼 하부를 향해 소정의 거리만큼 함몰되어 형성된다.
안착홈(615)은 원형의 플레이트의 전방 및 후방에 육면체 형태의 돌출부가 연결된 형태로 형성되고, 볼트(640)의 일단의 형태와 동일한 형태로 형성된다.
볼트(640)의 일단은 안착홈(615)의 형태와 동일한 원형 플레이트의 전후방에 돌출부(631, 632)들이 연결된 형태로 형성되고, 타단은 일단의 중앙 저면에 해당되는 원형 일부분이 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되며, 타단 외측면에는 나사산이 형성된다.
볼트(640)의 일단이 안착홈(615)에 삽입된 상태에서 볼트(640)의 일단 상부면은 출력도파관(630)의 상부면과 연결되어 평면을 형성하고, 타단은 상부관통홀(613)에 삽입되어 출력공간(611)에서 모드변환기(440)의 일단 상부에 삽입되며 나사결합된다.
방사형 공간 결합기(120)를 뒤집고 출력도파관(630)의 상부면 및 볼트(640)의 일단 상부면이 바닥에 밀착된 상태에서, 모드변환기(440)를 상기 하부홀에 삽입시켜 변환공간(411)에 배치시키고, 모드변환기(440)의 일단을 출력공간(611)에서 볼트(640)의 타단과 나사 결합시키는 과정을 통해 모드변환기(440)가 볼트(640)와 결합된다.
이때, 작업자는 일자드라이버 형태의 공구를 이용하여 버튼(442)을 하부를 향해 누르고 모드변환기(440)를 편리하게 회전시켜 볼트(640)의 일단 및 모드변환기(440)를 편리하게 결합시킬 수 있다.
또한, 모드변환기(440) 및 볼트(640)가 서로 결합되는 과정에서 돌출부(631, 632)들이 안착홈(615)에 삽입되어 볼트(640)의 회전에 억제되므로, 모드변환기(440) 및 볼트(640)의 신속하고 견고한 결합이 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 방사형 공간 결합기 200: 입력부
400: 모드변환부 600: 출력부

Claims (4)

  1. 중앙에서 방사상으로 연장되는 복수의 입력도파관들을 포함하는 입력부;
    상기 입력부의 상부에 이격 배치되고 일측으로 연장되는 출력도파관을 포함하는 출력부; 및
    하부는 상기 입력부의 중앙 상부에 상기 입력도파관들과 연통되게 결합되고 상부는 상기 출력도파관과 연통되게 결합되는 중심도파관 및 일단은 상기 출력도파관에 결합되고 타단은 상기 중심도파관의 내부로 연장되는 모드변환기를 구비하는 모드변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사형 공간 결합기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력부는,
    상기 출력도파관의 상부에서 상기 출력도파관을 관통하여 상기 모드변환기의 일단 및 상기 출력도파관과 결합되는 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사형 공간 결합기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력도파관들, 중심도파관 및 출력도파관은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사형 공간 결합기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모드변환기는,
    일단은 상하부로 연장된 원기둥 형태로 형성되고, 타단은 일단에서 상기 중심도파관의 바닥 상부를 향해 단계적으로 부피가 증가되도록 연장되어 외측면이 계단 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사형 공간 결합기.












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