WO2017082516A1 - 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈 - Google Patents

동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈 Download PDF

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WO2017082516A1
WO2017082516A1 PCT/KR2016/008630 KR2016008630W WO2017082516A1 WO 2017082516 A1 WO2017082516 A1 WO 2017082516A1 KR 2016008630 W KR2016008630 W KR 2016008630W WO 2017082516 A1 WO2017082516 A1 WO 2017082516A1
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WO
WIPO (PCT)
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module
power amplification
space
input
amplification module
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/008630
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English (en)
French (fr)
Inventor
전종훈
공동욱
이호선
Original Assignee
알에프코어(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators

Definitions

  • the present invention relates to a power amplification module having a coaxial spatial coupler, and more particularly, to a power amplification module having a coaxial spatial coupler for disposing the power amplification module independently of the space combiner module.
  • the input side and the output side of the conventional coaxial spatial power combiner 10 are input and output with input and output coaxial lines 11 and 13.
  • a pin line to micro strip converter 14 hereinafter referred to as a pin line converter.
  • the input signal of the pin line converter 14 is in the form of a signal corresponding to the central coaxial line 12, but when passing through the pin line converter 14, the signal is changed to the same signal form as in the microstrip line.
  • the incident signal on the microstrip line is incident on the power amplification module and the signal is amplified.
  • the amplified signal is output to the output side coaxial line 13 through the output side pin line changer in the same order as incidence.
  • the above process occurs simultaneously in a plurality of pinline transducers symmetrically present in the radial direction of the central coaxial line instead of one pinline transducer 14. That is, the signal input by the coaxial line is distributed in space through several pinline transducers, and the signal passing through the pinline transducer is changed in shape and amplified by the amplification module.
  • the amplified signal is passed through a plurality of pinline converters in the same signal conversion process and combined in space on a coaxial line for final output.
  • the space-power-coupled type power amplifier allows many of these processes to occur at the same time, so that an amplifier module having a very high output can be implemented in a compact and compact form.
  • the input and output coaxial lines 11 and 13 and the central coaxial line 12 may be physically different in size, and may be said to have different characteristic impedances electrically.
  • the input and output coaxial lines 11 and 13 and the center side coaxial line 12 are electrically connected to each other by the input impedance converter 16 and the output impedance converter 17.
  • the pin line converter 14 may be regarded as a kind of antenna that externally lies under the environment of a coaxial cable, and in principle, collects electromagnetic waves in free space and sends them to an amplifier or scatters amplified signals in free space. Can be.
  • the conventional coaxial spatial power combiner 10 has an input coaxial line 11, a center coaxial line 12, an output coaxial line 13, a pin line converter 14, and a power amplification module ( 15). And an input impedance converter (impedance shifter) 16 and an output side impedance converter (impedance shifter) 17.
  • a plurality of pinline transducers 14 are disposed in the radial direction inside the center coaxial line 120, and the pinline transducers 14 include a power amplification module for power amplifying a signal incident through an input side antenna of the pinline transducers ( 15), the signal amplified by the power amplification module 15 is transmitted through the output antenna of the pinline converter.
  • the printed circuit board of the power amplification module that can be implemented by the size of the pin line converter 14 disposed inside the central coaxial line 12 (hereinafter, The size of the PCB is limited, and therefore, the device of the power equalization module cannot be placed as much as the desired output power.
  • the amplification of the amplifiers due to the dense structure of the amplifiers causes oscillation and thermal instability of the amplifiers, and the structural characteristics of the space coupler can suppress the temperature rise of the power amplifier module.
  • the possible heat dissipation measures are very limited.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and by providing the power amplification module externally outside the space coupler, the space coupler and the power amplifier can be structurally completely isolated and combined. have.
  • the object of the present invention described above is a space coupler module having a space power distribution area for distributing an input signal in space and a space power coupling area for coupling the signal in space, and is externally coupled to the space combiner module and distributed It can be achieved by providing a spatial power combiner having a power amplification module comprising a power amplification module having an outer power amplification region for power amplifying the signal and transmitting the power amplification to the spatial power coupling region.
  • a pinline converter composed of an input antenna-microstrip line-output antenna is formed on a printed circuit board (PCB).
  • a plurality of pinline transducers are provided in the radial direction in the inner space of the center side coaxial line.
  • Each has a microstrip line between the input antenna, the output antenna and the input / output antenna, and is coupled in parallel because they are simultaneously distributed and combined based on the input / output port.
  • the signal input from the input port is distributed in the space by the input antenna provided in the plurality of pinline converter via the input side impedance converter, the power amplified signal from the external power amplification module of the plurality of pinline converter
  • the spatial power is coupled by the output antenna and output to the outside through the output port via an output impedance converter.
  • the input port and the output port are SMA connectors.
  • the external power amplification module receives a signal distributed from the input antenna of the pinline converter, and amplifies the power by the power amplifying element and transmits the signal to the output antenna of the pinline converter.
  • the pinline converter is composed of an input antenna, an output antenna and a microstrip line therebetween, and is implemented with a printed circuit board.
  • the input and output antennas have the form of an anti-podal antenna that has a shape similar to a vivaldi antenna or a rigid tapered slot antenna (RTSA).
  • the input / output antenna of the pinline converter has the shape of an antipodal or an exponential curve.
  • the space coupler module and the coupling module are coupled in a fixed coupling or in a separate coupling.
  • the external power amplification module is coupled to the outside of the space combiner module by being connected by a coaxial cable with the space combiner module.
  • the external power amplification module is coupled outside the space coupler module by being connected by the space coupler module and the SMA connector.
  • the input port of the external power amplification module is connected to a part of the printed circuit board of the input side to receive a distributed signal
  • the output port of the external power amplification module is connected to a partial region of the output side printed wiring circuit board to transmit a power amplified signal.
  • the external power amplification module further includes a support member for supporting the external power amplification module when coupled to the outer space combiner module.
  • the apparatus may further include a heat dissipation module provided on one surface of the external power amplification module to heat dissipate the external power amplification module.
  • the power amplification module externally provided on the outside of the space coupler, it is possible to increase the capacity of the output power compared to the existing by completely isolating the space coupler and the amplification module.
  • 1 is a view showing a conventional coaxial spatial power combiner
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of the pin line converter and the external power amplification module according to an embodiment of the present invention
  • FIG 3 is a view showing that the pin line converter according to an embodiment of the present invention is coupled to a fixed coupling type by connecting an external power amplifier module with a coaxial cable.
  • FIG. 4 is a view showing that the pinline converter and the external power amplifier module according to an embodiment of the present invention are connected to each other by an SMA connector and coupled in a separate coupling type.
  • FIG. 5 is a view showing that the external power amplification module is supported by a hinge according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a cover (cover) of the external power amplification module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing that the heat dissipation module according to an embodiment of the present invention is attached to one surface of the body of the power amplification module,
  • FIG. 8 is a view showing a plurality of heat dissipation modules disposed in a radial direction outside the space coupler according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an input side and an output side flange and an input side and output side impedance transducer (impedance shifter) according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are views illustrating an input outer conductor and an output outer conductor, an input side SMA connector, and an output side SMA connector according to an embodiment of the present invention.
  • the external power amplification module 20 having a coaxial spatial coupler separates a signal input from the outside in a space, and power amplifies the separated signal by the power amplification device 230.
  • the present invention relates to a combined output from the phase.
  • a coaxial type (or coaxial line) type will be described according to an exemplary embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various types may be applied as necessary. As an example, a rectangular type may be used.
  • an external power amplifier module 20 having a coaxial space coupler according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • the matters obvious to those skilled in the art and the related art including the space power coupler may be omitted, and the description of the omitted components (methods) and functions may be sufficient within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It may be referred to.
  • the pinline converter 140 and the external power amplification module 200 are coupled by a coupling member 300 such that a signal is input to the input antenna 140 of the pinline converter.
  • the power amplifier 10 coupled to the conventional space coupler has a problem in the design constraints of the output power and the possibility of heat dissipation and oscillation due to the power amplification module disposed between the pin line converter, but according to an embodiment of the present invention This problem can be overcome by having the amplification module 200 disposed outside the pinline converter 140.
  • a plurality of pinline transducers 140 are disposed in a plurality of radial lines inside the central coaxial line 112 about the inner conductor 120. May be disposed in a radial direction.
  • the number of batches of the pinline converter 140 may vary depending on the capacity of the final output power, and the number of batches does not limit the present invention.
  • the pinline converter 140 is roughly composed of an input antenna (input converter 141) of the pinline converter and an output antenna (output converter 142) of the pinline converter and a PCB board 143 on which a micro stripline is formed.
  • the input antenna 141 of the pinline converter and the output antenna 142 of the pinline converter are antipodal finline structures, and a detailed description thereof will be apparent to those skilled in the art, and thus description thereof will be omitted. Reference may be made without departing from the spirit of the invention. Meanwhile, the input antenna 141 and the output antenna 142 of the pin line converter having the form of anti-podal are patterned on the PCB board. The shape and type of the PCB board 143 can be variously designed as needed.
  • the signal input to the input side SMA connector 810 is transmitted to the input antenna (input conversion unit 141) of the pin line converter of the pin line converter 140 via the input side impedance converters 151 and 710.
  • the input signal is distributed according to the number of arrangement of the pin line converter 140. That is, input signals are distributed by spatially coupling the input signals to the input antennas of the respective pinline converters.
  • the power amplified signal transmitted to the output antenna of each pin line converter by supplying a signal amplified power from the external power amplifier module 200 to the output antenna (output converter 142) of the pin line converter 140 is spaced Finally, the final output power is transmitted to the outside through the output side SMA connector 820.
  • the external power amplification module 200 is coupled by the coupling member 300 as shown in FIG. 2, and a signal is input from the input antenna 141 of the pinline converter to the input port 210.
  • the signal input to the input port 210 is composed of a power amplifier 230, an additional RF circuitry 240, and a power supply to be amplified.
  • the power amplification device 230 may be sequentially power-up or power-amplified at a time as needed. That is, as an example, a plurality of power amplification elements 230 are mounted on a circuit board as much as desired output power, and a plurality of stages are configured and amplified from low power amplification to high power amplification.
  • the design of the power amplification device is free compared with the conventional spatial power combiner.
  • the power amplified signal amplified by the power amplifying device 230 is transmitted to the output antenna 142 of the pinline converter 140 through the output port 220, and is transmitted to the output antenna of another pinline converter in space. Finally combined with the power amplified signal.
  • the external power amplification module 200 and the pin line converter 140 illustrated in FIG. 2 have been described as an example, a plurality of radially arranged in the radial direction with respect to the inner conductor 120 inside the central coaxial line 112 is illustrated. The same principle can be applied to the pin line converter 140 and the external power amplifier module coupled thereto.
  • At least one set of a plurality of pinline converters and a plurality of external power amplification modules may be used to design and output output power as needed.
  • the design of the antenna may differ from the other sets.
  • the fixed coupling method is a method of coupling each other using an input coaxial cable 311 and an output coaxial cable 312 as shown in FIG.
  • This fixed coupling method is a structure that cannot be easily separated from each other artificially.
  • the input side coaxial cable 311 is electrically connected to the microstrip line 144 extending from any one of the input side regions of the PCB board 143 and transmits a signal to the input port 210 of the power amplification module. At this time, at least a portion of the input side coaxial cable 311 is located outside the pinline converter 140 to transmit a signal by electrically coupling the pinline converter 140 and the external power amplification module 200 to each other.
  • the output side coaxial cable 312 is electrically connected to the microstrip line 145 extending from any one of the output side region of the PCB board 143 to transmit a signal transmitted from the output port 220 of the power amplification module. do.
  • at least a part of the output side coaxial cable 311 is located outside the pinline converter 140 to transmit a signal by electrically coupling the pinline converter 140 and the external power amplification module 200 to each other.
  • the coupling member 300 refers to a member that transmits a signal from one side to the other side rather than physical coupling, but may preferably include both methods of physically coupling the signal as well as the transmission of the signal.
  • the detachable coupling method is a method of coupling each other using the input side SMA connector 321 and the output side SMA connector 322 as shown in FIG.
  • This detachable coupling is a structure that can be easily separated from each other as needed (for example, after-sales service or module assembly).
  • the input side SMA connector 321 is electrically connected to the microstrip line 144 extending from any one of the input side regions of the PCB board 143 and transmits a signal to the input port 210 of the power amplification module.
  • the input side SMA connector 321 may be electrically connected to the input side coaxial cable 323 electrically coupled to the input side microstrip line 144 without being directly coupled to the input side microstrip line 144.
  • At least a portion of the input side coaxial cable 323 and the output side coaxial cable 324 are located outside the pinline transducer 140 to electrically couple the input SMA connector 321 and the output SMA connector 322 to each other.
  • the input side SMA connector 321 is supported and coupled at both sides by the support 420. That is, the first support 421 is disposed on the outer body of the pinline converter 140, the second support 422 is disposed below the body 250 of the external power amplification module, the input side SMA connector 321 is The space between the first support 421 and the second support 422 is fixed to both sides of the support.
  • the output side SMA connector 322 also applies the same principle and coupling method as the input side SMA connector 321 described above. Therefore, the external power amplification module 200 can be conveniently separated by the input and output SMA connectors 321 and 322 when necessary.
  • the output side SMA connector 322 is directly connected to the microstrip line 145 extending from any one of the output side regions of the PCB board 143 or the output side coaxial cable electrically connected to the microstrip line 145. It is electrically connected to 324 and transmits a signal transmitted from the output port 220 of the power amplification module.
  • the above-described SMA connector is described as an example, and various transmission connectors capable of transmitting signals may be applied as necessary.
  • FIG. 5 shows a body 250 of an external power amplifier module in which the power amplifier 230, an additional RF circuitry 240 for driving the power amplifier, and a power supply unit are mounted.
  • the back of the body 250 is provided with a support member 400 for fixing and fixing the pin line converter 140 and the body 250, the pin line converter 140 by the hinge 410 is an example of the support member 400 ) And the body 250 are supported and fixed to each other.
  • the hinge can be applied to various support members that can be fixed to each other.
  • the support 420 may be supported instead of the hinge.
  • FIG. 6 shows a power amplification device 230, additional RF circuitry 240 for driving the power amplification device, and a body cover member (cover member 260) which is coupled to the body 250 to protect the power supply. Is shown. Although not shown in the figure, the body cover member 260 may be mutually fixed to the body 250 by screws.
  • the heat dissipation module 500 including the heat dissipation fins 510 is provided on the rear surface of the body 250 in order to efficiently dissipate power amplification elements. As shown in FIGS. 7 and 8, the heat dissipation module 500 is located outside the space combiner module 100 to effectively dissipate heat generated from the power amplification module.
  • the heat dissipation module 500 is provided to correspond to the number of sets of the external power amplification module 200 connected in pairs with the pinline converter 140 as shown in FIG. 8, and radially outside the space combiner module 100. Direction is provided.
  • an input side coaxial line 111, a center side coaxial line 112, and an output side coaxial line 113 are illustrated as the coaxial line 110.
  • the coaxial line 110 has various arbitrary diameters and arbitrary characteristic resistances as necessary and is impedance matched with the 50-ohm input / output coaxial line through an impedance shifter composed of the inner conductors 151 and 152 and the outer conductors 710 and 720.
  • the input coaxial line 111 is connected to the inner conductor 151 (inner core) of the input side impedance converter and the outer conductor 710 (outer core) of the input side impedance converter, and the output side coaxial line 113 is the inner conductor 152 of the output side impedance converter.
  • Inner core and the outer conductor 720 (outer core), and the central side coaxial line 112 is located in the center region of the input side and output coaxial line converters 111 and 113.
  • each of the coaxial lines 110 is separated only for convenience of description, and if it is preferable to be provided integrally, it may be configured as a separate type as necessary.
  • the external power amplification module 200 and the heat dissipation module 500 are provided in a radial direction in a region outside the center side coaxial line 112, and the pin line converter 140 is inside the center side coaxial line 112.
  • the conductor 120 is provided in plurality in a radial direction.
  • the inner cores 151 and 152 and the outer cores 710 and 720 of the input and output impedance converters are connected to each other to achieve impedance matching.
  • the input impedance transducer is composed of an inner core and an outer core 151, 710
  • the output impedance transducer is composed of an inner core and an outer core 152, 720.
  • edge flanges 610 and 620 and screw holes at one end are formed for the connection of these important parts, respectively.
  • the input signal input through the input side SMA connector 810 encounters the input side impedance transducer and the plurality of pinline transducers in a space, thereby providing power distribution.
  • the signal passing through the pinline converter is in the form of a microstrip, which is amplified by an external power amplifier module.
  • the pinline converter and the micro strip line are implemented on the same PCB.
  • the signal amplified by the external power amplification module undergoes the reverse process of the input signal process. That is, the amplified signal is again coupled to a plurality of signals in the space of the center coaxial line through the micro strip line on the PCB of the same pin line converter and the output pin line converter, which is output SMA connector 820 via the output impedance converter Via external transmission.
  • input and output outer conductors 710 and 720 are coupled with input and output flanges 610 and 620, respectively.
  • one end of the input side and output side outer conductors 710 and 720 have a screw hole formed at a portion corresponding to the screw hole of the flange to facilitate engagement with the flange.
  • the shape of one end of the outer conductor screwed to the flange is preferably a shape corresponding to the shape of one end of the flange, for example, one end of the flange is made of a polygonal cross section, one end of the outer conductor is cross-sectional It may consist of a circle.
  • the input external conductor 710 includes input impedance transducers 151 and 710 inwards
  • the output external conductor 720 includes output impedance transducers 152 and 720 inwards.
  • an input side SMA connector 810 is fixedly coupled to one end of the input side external conductor 710 to transmit a signal input from the outside to the input side impedance transducers 151 and 710, and an output side to one end of the output side external conductor 720.
  • the SMA connector 820 is fixedly coupled to deliver the final spatially coupled output power to the outside.

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Abstract

본 발명은 외장형 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기에 관한 것으로서, 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 모듈의 외부에 독립적으로 배치하는 외장형 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기에 관한 것이다. 이를 위해 입력되는 신호를 공간상에서 분배하는 공간전력 분배영역과 신호를 공간상에서 결합하는 공간전력 결합영역을 구비한 공간 결합기 모듈, 및 공간 결합기 모듈과 외장형으로 결합되며, 분배된 신호를 전력 증폭하여 공간전력 결합영역으로 전송하는 외측 전력 증폭 영역을 구비한 외장형 전력 증폭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 외장형 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기가 개시된다.

Description

동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈
본 발명은 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 모듈의 외부에 독립적으로 배치하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 동축형 공간 전력 결합기(10)의 입력측과 출력측은 입력측 및 출력측 동축선으로(11,13) 신호가 입력되고 출력된다. 입력측 동축선(11)에서 들어온 신호가 중심측 동축선(12)에 이르게 되면, 핀라인-마이크로 스트립 변환기(14, 이하 핀라인 변환기라 함)를 만나게 된다. 이때, 핀라인 변환기(14)의 입력 신호는 중심측 동축선(12)에 맞는 신호 형태이지만, 핀라인 변환기(14)를 통과하게 되면 신호는 마이크로 스트립 라인에서와 똑같은 신호의 형태로 변경된다. 이러한 마이크로 스트립 선로상의 입사 신호는 전력 증폭 모듈로 입사하여 신호는 증폭된다. 이렇게 증폭된 신호는 입사와 같은 순서대로 다시 출력 측 핀라인 변화기를 거쳐서 출력 측 동축선(13)으로 출력 된다. 그런데 위의 과정은 하나의 핀라인 변환기(14)가 아닌 중심측 동축선의 반경 방향으로 대칭적으로 존재하는 다수개의 핀라인 변환기에서 동시에 일어난다. 즉, 동축선으로 입산된 신호는 여러개의 핀라인 변환기를 통해서 공간상에서 분배되게 되며, 핀라인 변환기를 통과한 신호는 그 형태가 변화되어 증폭모듈에서 증폭된다. 증폭된 신호는 똑같은 신호 변환 과정으로 다수개의 핀라인 변환기를 통과하여 동축선 상의 공간상에 결합되어 최종 출력된다. 즉 공간 전력 결합 타입의 전력 증폭기는 이러한 과정이 다수개 동시에 일어날 수 있게 하므로, 매우 높은 출력을 갖는 증폭 모듈을 소형의 밀집된 형태로 구현할 수 있다. 여기서 입력측 및 출력측 동축선(11,13)과 중심 동축선(12)은 물리적으로 크기가 다르며, 전기적으로는 특성 임피던스가 다르다고 말할 수 있다. 따라서 입력측 및 출력측 동축선(11,13)과 중심측 동축선(12)은 입력 임피던스 변환기와(16) 출력 임피던스 변환기(17)에 의해 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 핀라인 변환기(14)는 외부가 동축 케이블의 환경 아래 놓여 있을 뿐, 동작 원리로는 자유공간상의 전자기파를 모아서 증폭기로 보내 주거나 또는 증폭된 신호를 자유공간상으로 뿌려주는 일종의 안테나 역할이라고도 볼 수 있다.
상술한 바와 같이 종래의 동축형 공간 전력 결합기(10)는 대략적으로 입력측 동축선(11), 중심측 동축선(12), 출력측 동축선(13), 핀라인 변환기(14), 전력 증폭 모듈(15). 입력측 임피던스 변환기(임피던스 천이기, 16), 및 출력측 임피던스 변환기(임피던스 천이기, 17)로 구성된다. 중심측 동축선(120) 내측으로 핀라인 변환기(14)가 방사상 방향으로 복수로 배치되며, 핀라인 변환기(14)에는 핀라인 변환기의 입력측 안테나를 통해서 입사된 신호를 전력 증폭시키는 전력 증폭 모듈(15)이 구비되며, 전력 증폭 모듈(15)에서 증폭된 신호는 핀라인 변환기의 출력 안테나를 통해서 전송된다.
위와 같은 원리로 매우 높은 출력전력을 갖는 소형의 전력 증폭기를 구현할 경우, 중심측 동축선(12) 내부에 배치되는 핀라인 변환기(14)의 크기에 의해서 구현 가능한 전력 증폭 모듈의 인쇄 회로 기판(이하 PCB라 함) 크기가 제한 될 수 밖에 없으며, 따라서 전력 등폭 모듈의 소자를 원하는 출력전력 만큼 배치할 수 없다.
또한, PCB 위에 실장되는 증폭소자의 개수가 늘어나면 증폭소자의 밀집 구조로 인해 발진 및 열 폭주로 인한 증폭소자의 불안정 특성이 초래되며, 공간 결합기의 구조적인 특성상 전력 증폭 모듈의 온도 상승을 억제할 수 있는 방열 대책이 매우 제한적이다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 외측에 외장형으로 구비하도록 함으로써 공간 결합기와 전력 증폭기를 구조적으로 완전히 격리하여 결합하도록 할 수 있는데 그 목적이 있다.
또한, 외부에 부착되는 전력 증폭 모듈의 크기 제한이 없어지므로 출력파워의 용량 설계가 자유롭고(출력파워의 용량을 기존대비 늘릴 수 있고), 전력 증폭 모듈의 방열문제를 해결하고, 내부에 증폭 모듈이 존재할 때와 비교하여 외부 장착된 증폭 모듈을 외부에서 손쉽게 탈/부착 할 수 있으므로 조립 용이성 및 사후 관리를 획기적으로 간편하게 할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 입력되는 신호를 공간상에서 분배하는 공간전력 분배영역과 신호를 공간상에서 결합하는 공간전력 결합영역을 구비한 공간 결합기 모듈, 및 공간 결합기 모듈과 외장형으로 결합되며, 분배된 신호를 전력 증폭하여 공간전력 결합영역으로 전송하는 외측 전력 증폭 영역을 구비한 전력 증폭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 모듈을 구비한 공간 전력 결합기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 공간 결합기 모듈은,
신호가 입력되는 입력 포트, 핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 배치되어 입력 포트로부터의 입력 신호를 공간상에서 분배하고, 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호를 결합하여 출력하는 중심측 동축선, 및 전력 증폭된 신호를 외부로 출력하는 출력 포트를 포함한다. 이때, 입력 안테나-마이크로 스트립 라인-출력 안테나로 구성되어진 핀라인 변환기는 인쇄 회로 기판(PCB)에 형성된다.
또한, 중심측 동축선의 내측 공간에서 핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 구비된다.
또한, 복수의 핀라인 변환기는,
각각 입력 안테나와 출력 안테나 및 입출력 안테나 사이의 마이크로 스트립 라인을 구비하며, 입출력 포트 기준으로 동시에 분배 및 결합되므로 상호 병렬로 결합된다.
또한, 입력 포트로부터 입력된 신호가 입력측 임피던스 변환기를 거쳐 복수의 핀라인 변환기에 구비된 입력 안테나에 의해 공간상에 전력이 분배되며, 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호는 복수의 핀라인 변환기의 출력 안테나에 의해서 공간상 전력이 결합되어 출력측 임피던스 변환기를 거쳐 출력 포트를 통해 외부로 출력된다.
또한, 입력 포트 및 출력 포트는 SMA 커넥터이다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈은, 핀라인 변환기의 입력 안테나로부터 분배된 신호를 공급받아 전력 증폭 소자에 의해 전력 증폭하여 핀라인 변환기의 출력 안테나로 전송한다.
또한, 핀라인 변환기는 입력 안테나, 출력 안테나와 그 사이의 마이크로 스트립 라인으로 구성되며, 인쇄 회로 기판으로 구현된다. 입력 안테나와 출력 안테나는 비발디(vivaldi)안테나 또는 RTSA(Rigid Tapered Slot Antenna)와 유사한 모양을 갖는 안티 포달(Anti-Podal) 안테나 형태를 갖는다.
또한, 핀라인 변환기의 입출력 안테나는 안티포달 또는 익스포낸셜(exponential) 커브의 형상을 갖는다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈은,
공간 결합기 모듈과 결합 모듈에 의해 고정 결합형 또는 분리 결합형으로 결합된다.
또한, 고정 결합형은,
외장형 전력 증폭 모듈이 공간 결합기 모듈과 동축케이블에 의해 접속됨으로써 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합된다.
또한, 분리 결합형은,
외장형 전력 증폭 모듈이 공간 결합기 모듈과 SMA 커넥터에 의해 접속됨으로써 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합된다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈의 입력 포트는 입력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 분배된 신호를 전송받으며,
외장형 전력 증폭 모듈의 출력 포트는 출력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 전력 증폭된 신호를 전송한다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈이 공간 결합기 모듈과 외측에서 결합될 때 외장형 전력 증폭 모듈을 지지하는 지지부재를 더 포함한다.
또한, 외장형 전력 증폭 모듈의 일면에 구비되어 외장형 전력 증폭 모듈을 방열하는 방열 모듈을 더 포함한다.
또한, 방열 모듈은
중심측 동축선의 외측 둘레방향으로 안테나 모듈의 개수와 대응되어 구비된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 외측에 외장형으로 구비하도록 함으로써 공간 결합기와 증폭 모듈을 완전히 격리함으로써 출력파워의 용량을 기존대비 늘릴 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 전력 증폭 모듈을 공간 결합기 외측에 외장형으로 구비하도록 함으로써 전력 증폭 모듈에 방열판을 부착하여 전력 증폭 모듈의 방열문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 부가적으로 공간 결합기의 조립 용이성 및 애프터 서버스를 간편하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 동축형 공간 전력 결합기를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기와 외장형 전력 증폭 모듈의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기가 외장형 전력 증폭 모듈이 동축케이블로 접속되어 고정 결합형으로 결합된 것을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기와 외장형 전력 증폭 모듈이 SMA 커넥터로 접속되어 분리 결합형으로 결합된 것을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 전력 증폭 모듈이 경첩으로 지지되는 것을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 전력 증폭 모듈의 커버(덮개)를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방열모듈이 전력 증폭 모듈의 바디 일면에 부착된 것을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방열모듈이 공간 결합기 외측에서 방사상 방향으로 복수로 배치된 것을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 입력측 및 출력측 플랜지와 입력측 및 출력측 임피던스 변환기(임피던스 천이기)가 결합된 것을 나타낸 도면이고,
도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 입력측 외부 도체 및 출력측 외부 도체와 입력측 SMA 커넥터 및 출력측 SMA 커넥터가 결합된 것을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
본 발명의 일실시예에 따른 동축형 공간 결합기를 구비한 외장형 전력 증폭 모듈(20)은 외부로부터 입력된 신호를 공간상에서 분리하고, 분리된 신호를 전력 증폭 소자(230)에 의해 전력 증폭하여 공간상에서 결합하여 출력하는 발명에 관한 것이다. 이때, 후술하는 바와 같이 동축형(또는 동축선로, coaxial) 타입을 이용하여 본 발명의 일실시예에 따라 설명하기로 하나 꼭 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 타입을 적용할 수 있으며, 다른 실시예로서 직사각형(rectangular) 타입을 이용할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 동축형 공간 결합기를 구비한 외장형 전력 증폭 모듈(20)을 첨부된 도면을 참고하여 자세히 설명하기로 한다. 다만, 공간 전력 결합기를 포함하여 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)은 결합 부재(300)에 의해 결합되어 신호가 핀라인 변환기의 입력 안테나(140, 핀라인 변환기의 좌측영역)에서 외장형 전력 증폭 모듈(200)로 전송되고, 또한 외장형 전력 증폭 모듈(200)에서 전력 증폭된 신호가 핀라인 변환기의 출력 안테나(140, 핀라인 변환기의 우측영역)로 전송된다. 종래의 공간 결합기에 결합되는 전력증폭기(10)는 전력 증폭 모듈이 핀라인 변환기 사이에 배치됨으로써 출력파워의 설계 제약과 방열 및 발진 가능성에 대한 문제점이 있었으나, 본 발명의 일실시예에 따라 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 핀라인 변환기(140)의 외측에 배치되도록 함으로써 이러한 문제점을 극복할 수 있다.
도 4 및 도 8 내지 11을 참조하면, 핀라인 변환기(140)는 내측 도체(120)를 중심으로 중심측 동축선(112) 내측에서 방사상 방향으로 복수로 배치되며, 일예로서 대략 10 ~ 20개가 방사상 방향으로 배치될 수 있다. 핀라인 변환기(140)의 배치 개수는 최종 출력파워의 용량에 따라 달라질 수 있으며, 배치 개수가 본 발명을 제한하지는 않는다. 핀라인 변환기(140)는 핀라인 변환기의 입력 안테나(입력 변환부, 141) 및 핀라인 변환기의 출력 안테나(출력 변환부, 142)와 마이크로 스트립라인이 형성된 PCB 보드(143)로 대략 구성된다. 핀라인 변환기의 입력 안테나(141)와 핀라인 변환기의 출력 안테나(142)는 안티포달 핀 라인 구조(antipodal finline structure)로서 이에 대한 자세한 설명은 당업자에게 자명하므로 설명을 생략하기로 하며, 필요에 따라 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 참조될 수 있다. 한편, 안티 포달의 형태를 갖는 핀라인 변환기의 입력 안테나(141) 및 출력 안테나(142)는 PCB 보드에 패터닝 된다. PCB 보드(143)의 형태 및 타입은 필요에 따라 다양하게 설계할 수 있다.
입력측 SMA 커넥터(810)로 입력된 신호는 입력측 임피던스 변환기(151,710)를 거쳐 핀라인 변환기(140)의 핀라인 변환기의 입력 안테나(입력 변환부, 141)로 전송된다. 이때, 핀라인 변환기(140)의 배치 개수에 따라 입력 신호가 분배된다. 즉, 각각의 핀라인 변환기의 입력 안테나에 입력신호가 공간상으로 커플링 됨으로써 입력신호가 분배된다. 또한, 외장형 전력 증폭 모듈(200)로부터 전력 증폭된 신호를 핀라인 변환기(140)의 출력 안테나(출력 변환부, 142)로 공급함으로써 각각의 핀라인 변환기의 출력 안테나로 전송된 전력 증폭 신호가 공간상으로 최종 결합되어 출력측 SMA 커넥터(820)를 통해 최종 출력파워가 외부로 전송된다.
외장형 전력 증폭 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 결합부재(300)에 의해 결합되며, 핀라인 변환기의 입력 안테나(141)로부터 입력 포트(210)로 신호가 입력된다. 입력 포트(210)로 입력된 신호는 전력 증폭 소자(230), 부가적인 RF 회로소자(240), 및 전원부로 구성되어 전력 증폭된다. 이때, 전력 증폭 소자(230)는 필요에 따라 순차적으로 전력 증폭되거나 한 번에 전력 증폭될 수 있다. 즉, 일예로서 전력 증폭 소자(230)를 회로 보드에 원하는 출력파워만큼 복수 실장하고, 저전력 증폭에서 고전력 증폭으로 몇 개의 단을 구성하여 증폭한다. 이에 따라 종래의 공간 전력 결합기에 비해 전력 증폭 소자의 설계가 자유롭다. 전력 증폭 소자(230)에 의해 증폭된 전력 증폭 신호는 출력 포트(220)를 통해 다시 핀라인 변환기(140)의 출력 안테나(142)로 전송되며, 공간상에서 다른 핀라인 변환기의 출력 안테나로 전송된 전력 증폭 신호와 최종 결합된다. 도 2에 도시된 외장형 전력 증폭 모듈(200) 및 핀라인 변환기(140)는 어느 하나를 예로 들어 설명하였으나 중심측 동축선(112) 내측에서 내측 도체(120)를 기준으로 방사상 방향으로 배치된 복수의 핀라인 변환기(140)와 이에 결합되는 외장형 전력 증폭 모듈에 동일한 원리가 적용될 수 있다. 다만, 복수의 핀라인 변환기와 복수의 외장형 전력 증폭 모듈 중 적어도 어느 하나의 세트(세트는 어느 하나의 핀라인 변환기와 이에 결합되는 외장형 전력 증폭 모듈을 의미함)는 필요에 따라 출력파워의 설계 및 안테나의 설계가 다른 세트와 다를 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)은 결합부재(300)에 의해 결합되는데, 이때 고정형 결합방식과 분리형 결합방식이 적용될 수 있다. 고정형 결합방식은 도 3에 도시된 바와 같이 입력측 동축케이블(311)과 출력측 동축케이블(312)을 이용하여 서로를 결합하는 방식이다. 이러한 고정형 결합방식은 인위적으로 손쉽게 서로를 분리할 수 없는 구조이다. 입력측 동축케이블(311)은 PCB 보드(143)의 입력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(144)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 입력 포트(210)로 신호를 전달한다. 이때, 입력측 동축케이블(311)은 적어도 일부가 핀라인 변환기(140)의 외측에 위치하여 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 서로 전기적으로 결합함으로써 신호를 전달한다.
한편, 출력측 동축케이블(312)은 PCB 보드(143)의 출력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(145)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 출력 포트(220)로부터 전송된 신호를 전달한다. 이때, 출력측 동축케이블(311)은 적어도 일부가 핀라인 변환기(140)의 외측에 위치하여 핀라인 변환기(140)와 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 서로 전기적으로 결합함으로써 신호를 전달한다.
상술한 동축케이블(311,312)은 일예를 들어 설명한 것으로서 신호를 전송할 수 있는 다양한 전송 케이블이 필요에 따라 적용될 수 있다. 또한, 결합부재(300)는 물리적 결합보다는 신호를 일측에서 타측으로 전송하는 부재를 의미하나, 바람직하게는 신호의 전송뿐만 아니라 필요에 따라 물리적으로 결합하는 방식을 모두 포함할 수도 있다.
분리형 결합방식은 도 4에 도시된 바와 같이 입력측 SMA 커넥터(321) 및 출력측 SMA 커넥터(322)를 이용하여 서로를 결합하는 방식이다. 이러한 분리형 결합방식은 필요에 따라(일예로서 애프터서비스 또는 모듈 조립시) 손쉽게 서로를 분리할 수 있는 구조이다. 입력측 SMA 커넥터(321)는 PCB 보드(143)의 입력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(144)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 입력 포트(210)로 신호를 전달한다. 이때, 입력측 SMA 커넥터(321)가 직접적으로 입력측 마이크로스트립 라인(144)과 결합하지 않고 입력측 마이크로스트립 라인(144)과 전기적으로 결합된 입력측 동축케이블(323)과 전기적으로 접속될 수 있다. 입력측 동축케이블(323) 및 출력측 동축케이블(324)은 적어도 일부가 핀라인 변환기(140)의 외측에 위치하여 입력측 SMA 커넥터(321) 및 출력측 SMA 커넥터(322)를 서로 전기적으로 결합한다.
입력측 SMA 커넥터(321)는 지지대(420)에 의해 양측에서 지지 결합된다. 즉, 제1 지지대(421)는 핀라인 변환기(140)의 외측 바디에 배치되며, 제2 지지대(422)는 외장형 전력 증폭 모듈의 바디(250) 하부에 배치되며, 입력측 SMA 커넥터(321)는 제1 지지대(421)와 제2 지지대(422) 사이 공간에서 양측 지지대에 결합 고정된다. 출력측 SMA 커넥터(322)도 상술한 입력측 SMA 커넥터(321)와 동일한 원리 및 결합방식이 적용된다. 따라서 입력측 및 출력측 SMA 커넥터(321,322)에 의해 필요시에 외장형 전력 증폭 모듈(200)을 편리하게 분리할 수 있다.
한편, 출력측 SMA 커넥터(322)는 PCB 보드(143)의 출력측 영역 중 어느 한 영역으로부터 연장된 마이크로스트립 라인(145)과 직접적으로 접속되거나 또는 마이크로스트립 라인(145)과 전기적으로 접속된 출력측 동축케이블(324)과 전기적으로 접속되어 전력 증폭 모듈의 출력 포트(220)로부터 전송된 신호를 전달한다. 상술한 SMA 커넥터는 일예를 들어 설명한 것으로서 신호를 전송할 수 있는 다양한 전송 커넥터가 필요에 따라 적용될 수 있다.
도 5에는 전력 증폭 소자(230), 전력 증폭 소자를 구동하기 위한 부가적인 RF 회로소자(240), 및 전원부가 실장되는 외장형 전력 증폭 모듈의 바디(250)가 도시되어 있다. 바디(250)의 후면에는 핀라인 변환기(140)와 바디(250)를 결합 고정하는 지지부재(400)가 구비되며, 지지부재(400)의 일예인 경첩(410)에 의해 핀라인 변환기(140)와 바디(250)가 서로 지지 고정된다. 다만, 경첩 이외에도 서로 간을 고정할 수 있는 다양한 지지부재가 적용될 수 있다. 분리형 결합 방식에서는 경첩대신 지지대(420)에 의해 지지될 수 있다.
도 6에는 전력 증폭 소자(230), 전력 증폭 소자를 구동하기 위한 부가적인 RF 회로소자(240), 및 전원부를 보호하기 위해 바디(250)와 상호 결합되는 바디 커버부재(덮개부재,260)가 도시되어 있다. 바디 커버부재(260)는 도면에는 도시되어 있지 않으나 나사에 의해 바디(250)와 상호 결합 고정될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서는 전력 증폭 소자의 방열을 효율적으로 하기 위해 바디(250)의 후면에 방열핀(510)을 포함한 방열 모듈(500)을 구비한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 방열 모듈(500)이 공간 결합기 모듈(100)의 외측에 위치함으로써 전력 증폭 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다. 방열 모듈(500)은 도 8에 도시된 바와 같이 핀라인 변환기(140)와 쌍으로 접속된 외장형 전력 증폭 모듈(200)의 세트 수에 상응하도록 구비되며, 공간 결합기 모듈(100)의 외측에 방사상 방향으로 구비된다.
도 8에는 동축선(110)으로서 입력측 동축선(111), 중심측 동축선(112), 및 출력측 동축선(113)이 도시되어 있다. 동축선(110)은 필요에 따라 다양한 임의 직경과 임의 특성 저항을 가지며, 내부도체(151,152)와 외부 도체(710,720)로 구성되는 임피던스 천이기를 거쳐서 50옴의 입출력 동축선과 임피던스 정합된다. 입력측 동축선(111)은 입력측 임피던스 변환기의 내부도체(151, 내심)와 입력측 임피던스 변환기의 외부 도체(710,외심)와 접속되며, 출력측 동축선(113)은 출력측 임피던스 변환기의 내부도체(152, 내심)와 외부도체(720,외심)와 접속되며, 중심측 동축선(112)은 입력측 및 출력 동축선로 변환기(111,113)의 중앙영역에 위치한다. 다만, 동축선(110)을 각각 분리한 것은 설명의 편의를 위하여 분리하였을 뿐 일체형으로 구비되는 것이 바람직하면, 필요에 따라 분리형으로 구성될 수 있다. 중심측 동축선(112) 외측 영역에는 방사상 방향으로 외장형 전력 증폭 모듈(200) 및 방열 모듈(500)이 복수로 구비되며, 중심측 동축선(112) 내측 영역에는 핀라인 변환기(140)가 내측 도체(120)를 중심으로 방사상 방향으로 복수로 구비된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이 입력측 및 출력측 임피던스 변환기의 내심(151,152)과 외심(710,720)이 각각 연결되어 임피던스 정합이 되도록 한다. 입력측의 임피던스 변환기는 내심과 외심(151,710)으로 구성되며, 출력측 임피던스 변환기는 내심과 외심(152,720)으로 구성된다. 이러한 임피던스 천이기를 거쳐서 입출력 포트의 50옴과 정합이 이루어진다. 또한 이러한 중요 부위의 연결을 위해서 일측 단부에서의 테두리 플랜지(610,620) 및 나사 홀이 각각 형성 된다.
입력측 SMA 커넥터(810)를 통해 입력된 입력 신호는 입력측 임피던스 변환기와 복수의 핀라인 변환기를 공간상에 만나게 되어 전력 분배가 이루어진다. 이와 같이 핀라인 변환기를 통과한 신호는 마이크로 스트립 형태의 신호 형태를 띄며, 이것은 외장형 전력 증폭 모듈을 통해서 전력 증폭 된다. 이때, 핀라인 변환기와 마이크로 스트립 라인은 같은 PCB 위에 구현된다. 외장형 전력 증폭 모듈에 의해 증폭된 신호는 입력신호 과정의 역과정을 거친다. 즉, 증폭된 신호는 다시 동일 핀라인 변환기의 PCB상의 마이크로 스트립 라인과 출력측 핀라인 변환기를 통해서 중심 동축선의 공간상에서 다수개의 신호가 모두 결합되게 되며, 이것은 출력 임피던스 변환기를 거쳐서 출력측 SMA 커넥터(820)를 통해 외부 전송된다.
도 10 및 도 11에는 입력측 및 출력측 외부 도체(710,720)가 입력측 플랜지 및 출력측 플랜지(610,620)와 각각 결합된다. 이때, 입력측 및 출력측 외부 도체(710,720)의 일측 단부는 플랜지와 결합이 용이하도록 플랜지의 나사 홀과 상응하는 부위에 나사 홀이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지와 나사 결합되는 외부 도체의 일측 단부의 형상은 플랜지의 일측 단부의 형상에 대응되는 형상이 바람직하나 일예로서 플랜지의 일측 단부는 단면이 다각형으로 이루어지고, 외부 도체의 일측 단부는 단면이 원으로 이루어질 수도 있다. 입력측 외부 도체(710)는 입력측 임피던스 변환기(151,710)를 내측으로 포함하고, 출력측 외부 도체(720)는 출력측 임피던스 변환기(152,720)를 내측으로 포함한다.
한편, 입력측 외부 도체(710)의 일측 단부에는 입력측 SMA 커넥터(810)가 결합 고정되어 있어 외부로부터 입력된 신호를 입력측 임피던스 변환기(151,710)로 전달하고, 출력측 외부 도체(720)의 일측 단부에는 출력측 SMA 커넥터(820)가 결합 고정되어 있어 최종적으로 공간 결합된 출력 전력을 외부로 전달한다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 입력되는 신호를 공간상에서 분배하는 공간전력 분배영역과 상기 신호를 공간상에서 결합하는 공간전력 결합영역을 구비한 공간 결합기 모듈, 및
    상기 공간 결합기 모듈과 외장형으로 결합되며, 분배된 신호를 전력 증폭하여 상기 공간전력 결합영역으로 전송하는 외측 전력 증폭 영역을 구비한 외장형 전력 증폭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 결합기 모듈은,
    상기 신호가 입력되는 입력 포트,
    핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 배치되어 상기 입력 포트로부터의 입력 신호를 공간상에서 분배하고, 상기 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호를 공간상에서 결합하여 출력하는 중심측 동축선, 및
    상기 전력 증폭된 신호를 외부로 출력하는 출력 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중심측 동축선의 내측 공간에서 핀라인 변환기가 방사상 방향으로 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수의 핀라인 변환기는,
    각각 입력 안테나와 출력 안테나 및 입출력 안테나 사이의 마이크로 스트립라인을 구비하며, 상호 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입력 포트로부터 입력된 신호가 상기 입력측 임피던스 변환기를 거쳐 각각의 상기 입력 안테나에 의해 공간전력이 분배되며,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈로부터 전력 증폭된 신호를 각각의 상기 출력 안테나에 의해 공간전력이 결합되어 상기 출력측 임피던스 변환기를 거쳐 상기 출력 포트를 통해 외부로 출력되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 포트 및 상기 출력 포트는 SMA 커넥터인 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈은,
    상기 입력 안테나로부터 분배된 신호를 공급받아 전력 증폭 소자에 의해 전력 증폭하여 상기 출력 안테나로 전송하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀라인 변환기의 입출력 안테나는,
    안티포달 또는 익스포낸셜(exponential) 커브의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈은,
    상기 공간 결합기 모듈과 결합 모듈에 의해 고정 결합형 또는 분리 결합형으로 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고정 결합형은,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈이 상기 공간 결합기 모듈과 동축케이블에 의해 접속됨으로써 상기 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 분리 결합형은,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈이 상기 공간 결합기 모듈과 SMA 커넥터에 의해 접속됨으로써 상기 공간 결합기 모듈의 외측에서 결합되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈의 입력 포트는 입력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 분배된 신호를 전송받으며,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈의 출력 포트는 출력측 인쇄 배선 회로 기판의 일부 영역과 접속되어 전력 증폭된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈이 상기 공간 결합기 모듈과 외측에서 결합될 때 상기 외장형 전력 증폭 모듈을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 외장형 전력 증폭 모듈의 일면에 구비되어 상기 외장형 전력 증폭 모듈을 방열하는 방열 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은
    상기 중심측 동축선의 외측 둘레방향으로 상기 핀라인 변환기의 개수와 대응되어 구비되는 것을 특징으로 하는 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈.
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