WO2021241993A1 - 안테나 장치 - Google Patents

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WO2021241993A1
WO2021241993A1 PCT/KR2021/006522 KR2021006522W WO2021241993A1 WO 2021241993 A1 WO2021241993 A1 WO 2021241993A1 KR 2021006522 W KR2021006522 W KR 2021006522W WO 2021241993 A1 WO2021241993 A1 WO 2021241993A1
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WO
WIPO (PCT)
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pba
crème
filter
shell
antenna device
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/006522
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
지교성
정배묵
김정회
Original Assignee
주식회사 케이엠더블유
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Publication date
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Priority to JP2022572319A priority Critical patent/JP7511027B2/ja
Priority to EP21813679.4A priority patent/EP4160817A4/en
Priority to CN202180038352.4A priority patent/CN115836440A/zh
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Priority to US17/994,021 priority patent/US20230087435A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526—Electromagnetic shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02—Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0025—Modular arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/062—Two dimensional planar arrays using dipole aerials

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device (ANTENNA APPARATUS), and more particularly, an antenna device that not only improves heat dissipation performance but also facilitates assembly by integrally including a filter and a clamshell performing a signal shielding function is about
  • a wireless communication technology for example, MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) technology
  • MIMO Multiple-Input Multiple-Output
  • the transmitter transmits different data through each transmit antenna, In the receiver, it is a spatial multiplexing technique that classifies transmitted data through appropriate signal processing.
  • the channel capacity increases, allowing more data to be transmitted.
  • the number of transmit/receive antennas is simultaneously increased, the channel capacity increases, allowing more data to be transmitted.
  • the channel capacity increases, allowing more data to be transmitted.
  • the number of antennas is secured by using the same frequency band compared to the current single antenna system.
  • the number of transmitters and filters also increases.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view and a partially enlarged view showing a plurality of layer layers of a MIMO antenna device according to the prior art, and FIG. It is a cross section.
  • an example of a MIMO antenna device according to the prior art is opened on one side to have a predetermined installation space, and on the other side is shielded and a plurality of heat dissipation fins are integrally formed in the main housing 10 includes
  • one surface (lower surface in the drawing) is stacked in close contact with the bottom surface of the installation space of the main housing 10, and RF power supply network related components (not shown) are mounted on the other surface.
  • a plurality of filters 40 are mounted on one surface with a clamshell 50 interposed therebetween (Print Board Assembly, hereinafter abbreviated as "PBA") 30 and the main housing 10 ) is secondarily stacked inside the installation space, the other side is connected to build a predetermined electrical signal line through the RF connector 43 of the filter 40 of the PBA 30, and a plurality of antenna elements on one side (65) further includes a mounted antenna board (Antenna Board) (60).
  • PBA Print Board Assembly
  • the filter 40 may be employed as any one of a cavity filter, a wave-guide filter, and a dielectric filter.
  • the filter 40 here does not exclude a multi-band filter (MBF, Multi-Band Filter) covering multiple frequency bands.
  • MMF Multi-band Filter
  • the crème shell 50 is interposed between the PBA 30 and the filter 40 and is generated from electrical components mounted on the PBA 30 (eg, RF power supply network related components (not shown)). It performs a signal shielding function to block electromagnetic waves so as not to affect the electrical signal line built in the filter 40 .
  • the filter 40 and one surface of the PBA 30 on which a plurality of RF power supply network components are mounted must be provided so as to conduct electricity with each other, as shown in FIG. 1 , the filter 40 has an RF connector ( At least one case extension part 45 into which 43 is inserted may be provided, and at least one through hole 55 through which the case extension part 45 penetrates may be formed in the crème shell 50 .
  • the MIMO antenna device according to the prior art is manufactured such that the thickness of the main housing 10 is minimized due to the slimming tendency of the product. time), etc.) are arranged in one row in the horizontal direction, the inner space in the cavity is narrowed, and there is a problem in that the skirt characteristic (ie, Q value) decreases.
  • the filter 40 is a representative heat generating element that generates a large amount of heat during the frequency filtering process, and the heat generated from the filter 40 passes through the crème shell 50 or through the crème shell 50 PBA ( 30), the filter performance of the filter 40 can be improved only when heat dissipation through the plurality of heat dissipation fins 15 of the main housing 10 is smooth after being transferred to one side.
  • the thermal conductivity is reduced by the thermal contact resistance with the creme shell 50 separately provided between the filter 40 and the PBA 30, and the filter performance of the filter 40 is lowered due to the deterioration of the heat dissipation performance.
  • the present invention has been devised to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of maximizing heat dissipation performance by minimizing thermal contact resistance by integrally forming a filter and a crème shell.
  • Another object of the present invention is to provide an antenna device capable of minimizing heat generation as well as increasing skirt characteristics (ie, Q value) by maximizing the separation distance between internal components inside the filter.
  • An embodiment of the antenna device is a printed board assembly (hereinafter abbreviated as "PBA") in which a plurality of antenna-related components are mounted on one surface and a plurality of filters are mounted on the other surface, and one side of the PBA It is stacked, and a plurality of antenna elements are mounted on one surface, and an antenna board is connected to establish an electrical signal line with the filter in close contact with the other surface, wherein the filter is spaced apart from the other surface of the PBA, the electric A crème-shell portion is integrally formed to prevent leakage of signals from the enemy signal lines.
  • PBA printed board assembly
  • a crème shell seating groove into which the end of the crème shell portion is inserted may be machined in the form of a groove.
  • a heat transfer bridge hole (via hole) for transferring heat transferred from the crème shell part to one side may be processed.
  • a thermally conductive material may be plated on one surface of the crème shell seating groove, the heat transfer bridge hole, and the PBA.
  • the heat transfer bridge hole may be formed in a plurality of locations of the crème shell seating groove.
  • the crème shell seating groove may be machined to have a shape corresponding to the shape of the end of the crème shell portion so that the entire end of the crème shell portion is in contact.
  • the filter is provided such that at least one cavity is separated by a barrier rib, and at least two or more resonant components protruding into the cavity from the barrier rib are stacked to form different layer layers toward the PBA side and the antenna board side can be
  • the filter includes a filter body in which two cavities are formed on the left and right with respect to the partition wall, a left shielding panel for shielding the open left side of the cavity, and a right shielding panel for shielding the open right side of the cavity
  • the crème shell portion may extend from one end of the filter body portion and be mounted on the other surface of the PBA.
  • the filter may further include at least one RF connector in contact with one surface of the antenna board.
  • a heat transfer bridge hole (via hole) for transferring the heat transferred from the crème shell part to one side is processed and formed at one end and the other end in the longitudinal direction of the filter body to pass through the filter body
  • a heat flow hole may be further formed, and the heat flow hole may be formed to match the heat transfer bridge hole.
  • At least two partitioned hollow portions are formed in the crème shell portion, one of the hollow portions is provided with a signal input line for inputting a signal to the cavity side of the filter, and the other of the hollow portions is the cavity of the filter
  • a signal output line for outputting a signal from the side may be provided.
  • the following various effects can be achieved.
  • the assembly time can be shortened.
  • the Q value is improved by stacking the notch bar inside the filter, and the amount of heat generated is minimized to improve the filter performance of the filter.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view and a partially enlarged view showing a plurality of layer layers of a MIMO antenna device according to the prior art
  • FIG. 2 is a perspective view and a partial cross-sectional view showing the assembly of the filter between the related PCB board and the antenna substrate in the configuration of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view showing the stacking of the PBA and the antenna board of the antenna device according to an embodiment of the present invention, and a partial enlarged view thereof;
  • FIG. 5 is a perspective view showing a filter and a PSU assembly stacked on one surface of the PBA;
  • FIG. 6A and 6B are a partially exploded perspective view of FIG. 3 in a downward and upward exploded perspective view;
  • FIG. 7 is a perspective view and a partially enlarged view showing one side of the PBA in the configuration of the antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partially cut-away perspective view of a filter installed on one surface of the PBA of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a perspective view and a partially enlarged view showing the installation of the filter and the side support for the positioning groove formed on one surface of the PBA of FIG.
  • FIG. 10A and 10B are perspective views showing one side and the other side of the filter of FIG. 9 in more detail;
  • 11A to 11C are assembly views and enlarged views showing the process of installing a filter on one surface of the PBA.
  • main housing 15 multiple heat sink fins
  • filter 210 filter body portion
  • FIG 3 is a perspective view showing a stacked state of the PBA and the antenna board of the antenna device according to an embodiment of the present invention, and a partially enlarged view thereof.
  • the antenna device 1 has a main housing (FIG. 1) formed in a rectangular parallelepiped shape having an accommodating space opened to the front (upper side in the drawing), and having a long and thin front and rear accommodating width in the approximately vertical direction (FIG. 1). of a print board assembly (hereinafter abbreviated as 'PBA') 130, which is primarily stacked inside the receiving space of the accommodating space (see reference numeral 10 of It includes at least one or more antenna boards 160 that are secondarily stacked to be spaced apart from each other.
  • 'PBA' print board assembly
  • the antenna board 160 is, as shown in FIG. 3 , a lower antenna substrate 160A provided on a relatively lower side (left side in the drawing) and an upper antenna board provided on a relatively upper side (right side in the drawing) ( 160B) and may be provided separately.
  • the antenna board 160 does not necessarily have to be installed separately into the lower antenna board 160A and the upper antenna board 160B, and it will be understood that it is also possible to be provided with a single antenna board 160 .
  • a plurality of RF power supply network related components (refer to reference numeral 140 in FIG. 6B ) are mounted on one surface (lower surface in the drawing) of the PBA 130, and a plurality of filters ( 200) may be mounted.
  • the plurality of filters 200 may be employed as any one of a cavity filter, a waveguide filter, and a dielectric filter.
  • the filter 40 here does not exclude a multi-band filter (MBF, Multi-Band Filter) covering multiple frequency bands.
  • the plurality of filters 200 may be arranged in long rows in the left and right direction on the other surface of the PBA 130 as shown in FIG. 3 .
  • the columns of the plurality of filters 200 may be arranged in four columns.
  • Each column of the filter 200 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction.
  • the antenna board 160 when the antenna board 160 is provided with a lower antenna substrate 160A and an upper antenna substrate 160B, two rows of filters 200 are provided on the rear side of the lower antenna substrate 160A. ) is provided to be spaced apart in the vertical direction, and two rows of filters 200 are provided to be spaced apart in the vertical direction on the rear side of the upper antenna substrate 160B, and the vertical separation distance between the filters 200 in each row is set to be the same.
  • the filters 200 provided on the rightmost and leftmost sides of each column are side supporters 250 provided with the same material as the clem shell part 240 to be described later, as shown in FIG. 3 . can be installed and supported by
  • the side supporter 250 serves to support the installation of the filters 200 provided at the rightmost and leftmost sides of each row, and at the same time, the creme formed integrally with the filter 200 .
  • the open side of the shell portion 240 By shielding the open side of the shell portion 240, it is possible to perform some of the same functions as the function of the crème shell portion 240.
  • the PBA 130 when power is applied from a power supply unit assembly (hereinafter, referred to as 'PSU assembly') 170 provided on one side, a plurality of RF power supply network-related components 140 are calibrated and fed control And to perform frequency filtering, power may be input to the filter 200 side or control to be outputted from the filter 200 side.
  • a power supply unit assembly hereinafter, referred to as 'PSU assembly'
  • Such a plurality of RF power supply network-related components 140 although not shown in the drawings, because considerable heat is expected when power is driven, it can be provided in direct thermal contact with the lower surface (other surface) of the receiving space of the main housing 10 . have.
  • the heat transferred to the main housing 10 is transferred to an external space (preferably a rear space) through a plurality of heat dissipation fins (refer to reference numeral 15 in FIG. 1 ) integrally formed on the outer surface (one surface) of the main housing 10 . It can be easily dissipated.
  • the filter 200 is disposed between the PBA 130 and the antenna boards 160A and 160B and is a filter device that performs frequency filtering, and the PBA 130 and the antenna board 160A. , 160B) through a predetermined electrical signal line established between the frequency filtering may be performed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the inside of the filter
  • FIG. 5 is a perspective view showing the filter and the PSU assembly stacked on one surface of the PBA.
  • the filter 200 is provided to be divided into a left cavity 233A or a right cavity 233B by a partition wall 239 in which at least one cavity 233 crosses the middle, as shown in FIG. 4 . It may include the filter body 210 and at least two or more resonance parts 232 protruding from the partition wall 239 into the left cavity 233A and the right cavity 233B, respectively.
  • the resonance component 232 serves to tune to a frequency of a desired band by a designer through adjustment of a gap with a frequency tuning screw (not shown).
  • the frequency tuning screw is provided to cover the left cavity 233A, and a left filter tuning cover (not shown) provided between the left shield panel 220A to be described later and a right shield panel 220B to be described later and A plurality of pieces may be provided on the right filter tuning cover (not shown) provided between the .
  • the filter 200 is a cavity (left cavity 233A) formed on the left of the cavities 233 of the filter body 210, and includes a left shielding panel 220A that shields the open left and the filter body 210 ) may further include a right shielding panel 220B for shielding the opened right as a cavity (right cavity 233B) formed on the right side of the cavity 2300 .
  • the filter body 210 has an inner side (eg, a left cavity 233A and a right cavity 233B).
  • the inner surface may be provided to be plated in the form of a metal thin film, and the inner surfaces of the left shielding panel 220A and the right shielding panel 220B may also be provided to be plated in the form of a metal thin film.
  • the resonant component 232 provided in the filter body 210 has a resonance component 232 with the filter body 210 made of a conductive material via the resonator support 231 made of a non-conductive material. It is preferable not to come into direct contact.
  • a plurality of resonant parts 232 may be arranged side by side in the longitudinal direction (horizontal direction in the drawing) of the filter body part 210 .
  • the first resonant component group 232A among the plurality of resonant components 232 is disposed to be spaced apart from each other to form one layer layer adjacent to the PBA 130
  • the second resonant component group 232A of the plurality of resonant components 232 .
  • the resonant component group 232B may be stacked and spaced apart adjacent to the antenna board 160B to form a layer different from that of the first resonant component group 232A.
  • the arrangement design of the resonant component 232 in the cavity 233 of the filter body 210 is different from the conventional one, and the separation distance between each resonant component 232 is maximized and the filter
  • the difference in stacking arrangement while forming two layers in the filter body 210 to secure the maximum separation distance from the inner surface of the main body 210 or the left shielding panel 220A and the right shielding panel 220B have
  • the skirt characteristic ie, Q value
  • the insertion loss decreases in the cavity 233 of the filter body 210
  • the amount of heat generated in the cavity 233 can be significantly reduced.
  • have A reduction in the amount of heat generated by the filter 200 may lead to an effect of improving filter performance.
  • the filter 200 spaced apart the filter body 210 from the other surface of the PBA 130, a Krem shell part for preventing signal leakage from the electrical signal line. 240 may be integrally formed with the filter body 210 .
  • the creme shell part 240 is an integral configuration positioned between the filter body part 210 of the filter 200 and the other surface of the PBA 130, and during the frequency filtering process in the filter body part 210, the PBA 130. It serves to block the influence of electromagnetic waves from the electronic components (eg, including the RF power supply network component 140) mounted on the , thereby guaranteeing the reliability of the filtering performance.
  • the crème shell unit 240 may be a shield cover for shielding a signal.
  • the crème shell unit 240 may be injection-molded integrally with the filter body unit 240 .
  • a material that is easy to block electromagnetic waves or the like may be coated or plated on the outer or inner surface of the crème shell unit 240 , like the filter 200 described above.
  • any one 236 of the hollow portions 236 and 237 has the filter body of the filter 200 .
  • a signal input line 234 for inputting a signal to the cavity 233 side of the part 210 is provided, and the other one 237 of the hollow parts 236 and 237 has a cavity ( 233), a signal output line 235 for outputting a signal may be provided.
  • the signal input line 234 and the signal output line 235 are provided in the form of a plate of a conductive material, and one end is bent to be mounted or contacted on the other surface of the PBA 130 , and the other end is the filter body part 210 . It may be provided to conduct electricity with the cavity 233 side of the .
  • Power supplied from the PSU assembly 170, as shown in FIG. 5, is arranged to cross between the plurality of filters 200, and at least one power line (pin-coupled to the other surface of the PBA 130) ( 80) can be distributed.
  • the power line 80 may be pin-coupled to multiple locations on one surface of the PBA 130 .
  • FIG. 6A and 6B are partial exploded perspective views of FIG. 3, and are top and bottom exploded perspective views
  • FIG. 7 is a perspective view and a partially enlarged view showing one side of the PBA among the configuration of the antenna device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. is a partially cut-away perspective view of the filter installed on one surface of the PBA of FIG. 7
  • FIG. 9 is a perspective view and a partially enlarged view showing the installation of the filter and the side support for the positioning groove formed on one surface of the PBA of FIG. 10B is a perspective view showing one side and the other side of the filter of FIG. 9 in more detail.
  • a crème shell seating groove 131 into which the end 241 of the crème shell part 240 is inserted may be engraved in the form of a groove.
  • the crème shell seating groove 131 has a shape corresponding to the shape of the end 241 of the crème shell part 240 so that the tip of the crème shell part 240 is inserted and contacted, and the other surface of the PBA 130 is engraved. desirable.
  • the reason for forming the intaglio processing on the other surface of the PBA 130 in this way is, as will be described later, the cavity 233 generated by driving the filter 200 through the crème shell portion 240 provided with a thermally conductive material. This is to minimize the thickness direction length of the heat transfer bridge hole 133 which plays a key role in heat transfer to the PBA 130 side. That is, since the crème shell seating groove 131 is engraved on the other surface of the PBA 130 , the overall thickness of the PBA 130 is reduced by the depth of the crème shell seating groove 131 , thereby reducing the heat conduction length.
  • the crème shell seating groove 131 is provided so that the end 241 of the crème shell part 240 formed integrally with the filter body 210 of the filter 200 is inserted, and the individual filter 200 is installed It can also perform the role of setting the location at the same time. Therefore, it is possible to provide an advantage of greatly shortening the assembly time when mounting and assembling the filter 200 on the other surface of the PBA 130 .
  • the crème shell seating groove 131 has a 'U'-shaped cross section so that the front end surface of the crème shell part 240 is seated, and a part of the side part adjacent to the front end surface of the crème shell part 240 is in contact. may be formed to have
  • the width of the crème shell seating groove 131 is formed to be greater than the thickness of one end of the crème shell portion 240 so that at least a part of one end of the crème shell portion 240 is inserted, and the depth of the crème shell seating groove 131 is PBA It is preferable to have a size that does not completely penetrate 130.
  • Heat transfer bridge hole (Heat transfer bridge hole) 133 may be processed.
  • the heat transfer bridge hole 133 may be formed to completely penetrate one surface and the other surface of the PBA 130 .
  • the heat transfer bridge hole 133 is preferably formed to penetrate the PBA 130 at a plurality of locations among the bottom surfaces of the crème shell seating groove 131 . That is, the heat transfer bridge hole 133, as described above, transfers heat generated from the cavity 233 of the filter body 210 of the filter 200 to one side of the PBA 130 via the Kremshell portion 240. It is advantageous for heat conduction to be formed at a position that minimizes the thickness of the PBA 130 as it serves to transmit. Accordingly, the heat transfer bridge hole 133 is preferably formed in the bottom surface of the crème shell seating groove 131 engraved in advance in the direction in which the thickness is reduced in the PBA 130 .
  • a thermally conductive material may be plated on one surface of the crème shell seating groove 131 and the heat transfer bridge hole 133 and the PBA 130 .
  • the material of the PCB including the PBA 130 is FR4, and is made of a low thermal conductivity or non-conductive material. Therefore, since the PBA 130 itself is not suitable for heat conduction, plating is formed so that the entire surface of the crème shell seating groove 131, which is the portion in contact with the end 241 of the crème shell portion 240, is formed with a thermally conductive material to be coated. This is preferable.
  • a thermally conductive material is coated on the inner surface of the heat transfer bridge hole 133 so that the heat transferred to the crème shell seating groove 131 is transferred to one side of the PBA 130 through the heat transfer bridge hole 133 without interruption.
  • the crème shell portion 240 inserted into the crème shell seating groove 131 formed on the other surface of the PBA 130 may extend from one end of the filter body 210 and be fixed to the other surface of the PBA 130 . .
  • each of the plurality of filters 200 is formed at one end and the other end in the longitudinal direction of the filter body 210 , and a heat flow hole passes through the filter body 210 . 217 may be formed.
  • the heat flow hole 217 is formed to match the heat transfer bridge hole 133 , so that air from the other side of the PBA 130 can escape to one side of the PBA 130 , and the filter 200 itself In addition to the generated heat, it is possible to discharge the high temperature air on the other side of the PBA 130 to the one side of the PBA 130 .
  • At least one RF connector 238 connected to one surface (lower surface in the drawing) of the antenna boards 160A and 160B, as shown in FIG. 10A . may further include.
  • the RF connector 238 absorbs the assembly tolerance between the antenna board 160 and the PBA 130 and at the same time builds a predetermined electrical signal line when the antenna board 160 that is secondarily stacked and coupled is in close contact. perform the role
  • the filter 200 having the above configuration is, as shown in FIG. 9 , sequentially seated in a plurality of crème shell seating grooves 131 pre-processed on the other surface of the PBA 130 and then including a soldering method It can be fixed in a variety of ways.
  • the plurality of crème shell seating grooves 131 are formed to correspond to the shape of the one end 241 of the crème shell portion 240 integrally formed with one end of the individual filter 200, and the position setting during assembly Since it performs the function, it has the advantage of shortening the assembly time.
  • the heat generated from the cavities 233 partitioned by the partition wall 239 is transferred to the crème shell seating groove 131 via the crème shell part 240 ,
  • the heat dissipation performance may be greatly improved by being easily discharged to one side of the PBA 130 through the heat transfer bridge hole 133 .
  • the applicant of the present invention in the antenna device according to an embodiment of the present invention, in order to confirm the heat dissipation performance according to the heat transfer bridge hole 133, the "Background of the Invention" already described with reference to FIGS. 1 and 2
  • the separable structure of the "technology to become was further improved at a minimum of 4.0 °C to a maximum of 5.8 °C
  • the temperature of a specific heating component was further improved from a minimum of 4.5 °C to a maximum of 6.9 °C was shown.
  • 11A to 11C are assembly views and enlarged views showing the process of installing a filter on one surface of the PBA.
  • FIGS. 11A to 11C The assembly process of the antenna device according to an embodiment of the present invention configured as described above will be briefly described with reference to the accompanying drawings (in particular, FIGS. 11A to 11C ).
  • the end 241 of the creme shell part 240 formed integrally with the filter body part 210 is fitted to the creme shell seating groove 131 formed on the other surface of the PBA 130 .
  • the filter 200 is fixed by the insertion operation.
  • the filter 200 is electrically driven and the heat generated in the cavity 233 in the filter body 210 is transferred to the crème shell mounting groove 131 and the heat transfer bridge through the crème shell unit 240 provided with a thermally conductive material. Conducted to one side of the PBA 130 via the hole 133 and formed integrally on one side of the main housing 10 provided to be in direct thermal contact with the one side of the PBA 130 external through a plurality of heat dissipation fins 15 can be easily dissipated.
  • a plurality of resonant components 232 provided in the cavity 233 of the filter body 210 are disposed between the PBA 130 and the antenna boards 160A and 160B.
  • a plurality of resonant components 232 provided in the cavity 233 of the filter body 210 are disposed between the PBA 130 and the antenna boards 160A and 160B.
  • the present invention provides an antenna device capable of maximizing heat dissipation performance by minimizing thermal contact resistance by integrally forming a filter and a crème shell.

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Abstract

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히, 일면에 다수의 안테나 관련 부품이 실장되고, 타면에 다수의 필터가 실장되는 프린트 보드 어셈블리(이하 "PBA"라 약칭함) 및 상기 PBA의 일면 측에 적층 배치되고, 일면에는 다수의 안테나 소자가 실장되되, 타면에 밀착된 상기 필터와 전기적인 신호 라인을 구축하도록 연결되는 안테나 보드를 포함하고, 상기 필터는, 상기 PBA의 타면으로부터 이격시키되, 상기 전기적인 신호 라인으로부터 신호의 누설을 방지하기 위한 크렘쉘부가 일체로 형성됨으로써, 필터의 전체적인 방열 성능 및 필터 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

Description

안테나 장치
본 발명은 안테나 장치(ANTENNA APPARATUS)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 필터와 신호 차폐 기능을 수행하는 크렘쉘(Clamshell)을 일체로 구비함으로써, 방열 성능을 향상시킴은 물론 조립이 용이한 안테나 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술, 예를 들어 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술은, 다수의 안테나를 사용하여 데이터 전송용량을 획기적으로 늘리는 기술로서, 송신기에서는 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신기에서는 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해내는 Spatial multiplexing 기법이다.
따라서, 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시킴에 따라 채널 용량이 증가하여 보다 많은 데이터를 전송할 수 있게 한다. 예를 들어 안테나 수를 10개로 증가시키려면 현재의 단일 안테나 시스템에 비해 같은 주파수 대역을 사용하여 약 10배의 채널 용량을 확보하게 된다. 이와 같은 MIMO 기술이 적용된 송수신 장치의 경우, 안테나의 개수가 늘어남에 따라 송신기(Transmitter)와 필터(Filter)의 개수도 함께 증가하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 MIMO 안테나 장치의 다수의 레이어 층을 나타낸 분해 사시도 및 일부 확대도이고, 도 2는 도 1의 구성 중 관련 PCB 보드와 안테나 기판 사이의 필터의 조립 모습을 나타낸 사시도 및 일부 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 MIMO 안테나 장치의 일예는, 일측으로는 개구되어 소정의 설치 공간을 구비하고, 타측으로는 차폐되되 다수의 방열핀이 일체로 형성된 메인 하우징(10)을 포함한다.
아울러, 종래 기술에 따른 MIMO 안테나 장치의 일예는, 메인 하우징(10)의 설치 공간 저면에 일면(도면상 하면)이 밀착되도록 1차적으로 적층되되, 타면에는 미도시의 RF 급전 네트워크 관련 부품들이 실장되고, 일면에는 다수의 필터(40)가 크렘쉘(Clamshell)(50)을 사이에 두고 실장되는 프린트 보드 어셈블리(Print Board Assembly, 이하, "PBA"라 약칭함)(30) 및 메인 하우징(10)의 설치 공간 내부에 2차적으로 적층되되, 타면은 PBA(30)의 필터(40)의 RF 커넥터(43)를 매개로 소정의 전기적인 신호 라인을 구축하도록 연결되고, 일면에는 다수의 안테나 소자(65)가 실장된 안테나 보드(Antenna Board)(60)를 더 포함한다.
여기서, 필터(40)는, 캐비티 필터(Cavity Filter), 도파관 필터(Wave-Guide Filter) 및 유전체 필터(Dielectric Filter) 중 어느 하나로 채용될 수 있다. 아울러, 여기서의 필터(40)는, 다중 주파수 대역을 커버하는 멀티 밴드 필터(MBF, Multi Band Filter)를 제외하지 않는다.
또한, 크렘쉘(50)은, PBA(30)와 필터(40) 사이에 개재되어 PBA(30)에 실장된 전장 부품(예를 들면, RF 급전 네트워크 관련 부품들(미도시))로부터 발생되는 전자파를 차단하여 필터(40) 내에 구축된 전기적인 신호 라인에 영향을 주지 않도록 하는 신호 차폐 기능을 수행한다.
다만, 다수의 RF 급전 네트워크 부품이 실장된 PBA(30)의 일면과 필터(40)는 상호 통전되도록 구비되어야 하는 점에서, 도 1에 참조된 바와 같이, 필터(40)에는 내부에 RF 커넥터(43)가 삽입되는 적어도 하나의 케이스 연장부(45)가 구비되고, 크렘쉘(50)에는 케이스 연장부(45)가 관통하는 적어도 하나의 관통홀(55)이 형성될 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 MIMO 안테나 장치는, 제품의 슬림화 경향으로 인하여 메인 하우징(10)의 두께가 최소화되도록 제조하는 실정이며, 이에 따라 필터(40)의 내부 부품(예를 들면, 공진 부품(미도시) 등)을 수평 방향으로 1열 배열시킴에 따라 캐비티 내의 내부 공간이 협소해져 스커트 특성(즉, Q값)이 감소하는 문제점이 있다.
또한, 필터(40)는 주파수 필터링 과정에서 다량의 발열이 생기는 대표적인 발열소자인 바, 필터(40)로부터 발생된 열은 크렘쉘(50)을 매개로 또는 크렘쉘(50)을 관통하여 PBA(30)의 일면 측으로 전달된 후 메인 하우징(10)의 다수의 방열핀(15)을 통한 방열이 원활하여야 필터(40)의 필터 성능을 향상시킬 수 있다.
그러나, 필터(40)와 PBA(30) 사이에 별도로 구비된 크렘쉘(50)과의 열 접촉 저항에 의해 열전도율이 감소하고, 방열 성능의 저하로 인해 필터(40)의 필터 성능이 저하되는 문제점도 지적된다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 필터와 크렘쉘을 일체로 형성함으로써 열 접촉 저항을 최소화하여 방열 성능을 극대화할 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 필터 내부의 내장 부품들의 이격 거리를 최대로 확보함으로써 스커트 특성(즉, Q값)을 상승시킴은 물론 발열을 최소화할 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예는, 일면에 다수의 안테나 관련 부품이 실장되고, 타면에 다수의 필터가 실장되는 프린트 보드 어셈블리(이하 "PBA"라 약칭함) 및 상기 PBA의 일면 측에 적층 배치되고, 일면에는 다수의 안테나 소자가 실장되되, 타면에 밀착된 상기 필터와 전기적인 신호 라인을 구축하도록 연결되는 안테나 보드를 포함하고, 상기 필터는, 상기 PBA의 타면으로부터 이격시키되, 상기 전기적인 신호 라인으로부터 신호의 누설을 방지하기 위한 크렘쉘부가 일체로 형성된다.
여기서, 상기 PBA의 타면에는, 상기 크렘쉘부의 단부가 삽입되는 크렘쉘 안착 그루브가 홈 형태로 가공 형성될 수 있다.
또한, 상기 PBA에는, 상기 크렘쉘부로부터 전달되는 열을 일면 측으로 전달하는 열전달 브릿지 홀(via hole)이 가공 형성될 수 있다.
또한, 상기 크렘쉘 안착 그루브 및 상기 열전달 브릿지 홀과 상기 PBA의 일면에는 열전도성 재질이 도금 형성될 수 있다.
또한, 상기 열전달 브릿지 홀은 상기 크렘쉘 안착 그루브의 다수 개소에 형성된될 수 있다.
또한, 상기 크렘쉘 안착 그루브는, 상기 크렘쉘부의 단부가 전부 접촉되도록 상기 크렘쉘부의 단부 형상과 대응되는 형상으로 가공 형성될 수 있다.
또한, 상기 필터는, 적어도 하나의 캐비티가 격벽에 의하여 구분되게 구비되고, 상기 격벽으로부터 상기 캐비티 내로 돌출 구비된 적어도 둘 이상의 공진 부품이 상기 PBA 측 및 상기 안테나 보드 측으로 상이한 레이어 층을 형성하도록 적층 배치될 수 있다.
또한, 상기 필터는, 상기 캐비티가 상기 격벽을 중심으로 좌우에 2개 형성된 필터 본체부 및 상기 캐비티의 개구된 좌측을 차폐하는 좌측 차폐 패널 및 상기 캐비티의 개구된 우측을 차폐하는 우측 차폐 패널을 포함하고, 상기 크렘쉘부는, 상기 필터 본체부의 일단으로부터 연장되어 상기 PBA의 타면에 실장될 수 있다.
또한, 상기 필터는, 상기 안테나 보드의 일면에 접점되는 적어도 하나의 RF 커넥터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 PBA에는, 상기 크렘쉘부로부터 전달되는 열을 일면 측으로 전달하는 열전달 브릿지 홀(via hole)이 가공 형성되고, 상기 필터 본체부의 길이방향 일단부 및 타단부에 형성되되 상기 필터 본체부를 관통되게 열유동 홀이 더 형성되되, 상기 열유동 홀은, 상기 열전달 브릿지 홀과 매칭되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 크렘쉘부에는 구획된 적어도 2개의 중공부가 형성되고, 상기 중공부 중 어느 하나에는 상기 필터의 캐비티 측으로 신호를 입력하는 신호 입력 라인이 구비되고, 상기 중공부 중 다른 하나에는 상기 필터의 캐비티 측으로부터 신호를 출력하는 신호 출력 라인이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 필터와 크렘쉘부를 일체로 구비함으로써 열 접촉 저항을 최소화하여 방열 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 프린트 보드 어셈블리의 타면에 필터와 일체로 형성된 크렘쉘부의 설치 위치를 용이하게 파악할 수 있으므로 조립 시간을 단축할 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 필터 내부의 노치 바를 적층 구비함으로써 Q값을 향상시킴과 아울러, 발열량을 최소화하여 필터의 필터 성능을 향상시키는 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 MIMO 안테나 장치의 다수의 레이어 층을 나타낸 분해 사시도 및 일부 확대도이고,
도 2는 도 1의 구성 중 관련 PCB 보드와 안테나 기판 사이의 필터의 조립 모습을 나타낸 사시도 및 일부 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 PBA와 안테나 보드의 적층 모습을 나타낸 사시도 및 그 일부 확대도이고,
도 4는 필터의 내부 모습을 나타낸 단면도이며,
도 5는 PBA의 일면에 적층된 필터 및 PSU 어셈블리를 나타낸 사시도이고,
도 6a 및 도 6b는 도 3의 일부 분해 사시도로써 하향 및 상향 분해 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성 중 PBA의 일면을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이고,
도 8은 도 7의 PBA의 일면에 설치된 필터의 일부 절개 사시도이며,
도 9는 도 7의 PBA 일면에 형성된 위치 설정 그루브에 대한 필터 및 사이드 서포트의 설치 모습을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이고,
도 10a 및 도 10b는 도 9의 필터의 일측면 및 타측면을 보다 상세하게 나타낸 사시도이며,
도 11a 내지 도 11c는 PBA의 일면에 대한 필터의 설치 과정을 나타낸 조립도 및 그 확대도이다.
<부호의 설명>
10: 메인 하우징 15: 다수의 방열핀
130: PBA(프린트 보드 어셈블리) 131: 크렘쉘 안착 그루브
133: 열전달 브릿지 홀 160A,160B: 안테나 보드
200: 필터 210: 필터 본체부
220A: 우측 차폐 패널 220B: 좌측 차폐 패널
233: 캐비티 240: 크렘쉘부
이하, 본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 PBA와 안테나 보드의 적층 모습을 나타낸 사시도 및 그 일부 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(1)는, 전방(도면상 상측)으로 개구된 수용 공간을 형성하고, 대략 상하 방향으로 길게 얇은 전후 수용폭을 가지는 직육면체 형상으로 형성된 메인 하우징(도 1의 도면부호 10 참조)의 수용 공간 내측에 1차적으로 적층된 프린트 보드 어셈블리(Print Board Assembly, 이하 'PBA'라 약칭함)(130)와, PBA(130)의 전방(도면상 상측)으로 소정거리 이격되게 2차적으로 적층 배치된 적어도 하나 이상의 안테나 보드(Antenna Board)(160)를 포함한다.
여기서, 안테나 보드(160)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 상대적으로 하측(도면상 좌측)에 구비된 하부 안테나 기판(160A) 및 상대적으로 상측(도면상 우측)에 구비된 상부 안테나 기판(160B)으로 구분되어 구비될 수 있다. 그러나, 반드시 안테나 보드(160)가 하부 안테나 기판(160A) 및 상부 안테나 기판(160B)로 구분되어 설치될 필요는 없고, 단일의 안테나 보드(160)로 구비되는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.
도 3을 참조하면, PBA(130)의 일면(도면상 하면)에는 다수의 RF 급전 네트워크 관련 부품들(도 6b의 도면부호 140 참조)이 실장되고, 타면(도면상 상면)에는 다수의 필터(200)가 실장될 수 있다.
여기서, 다수의 필터(200)는, 캐비티 필터(Cavity Filter), 도파관 필터(Wave-Guide Filter) 및 유전체 필터(Dielectric Filter) 중 어느 하나로 채용될 수 있다. 아울러, 여기서의 필터(40)는, 다중 주파수 대역을 커버하는 멀티 밴드 필터(MBF, Multi Band Filter)를 제외하지 않는다.
보다 상세하게는, 다수의 필터(200)는, 도 3에 참조된 바와 같이, PBA(130)의 타면에 좌우 방향으로 길게 열을 지어 배치될 수 있다. 여기서, 다수의 필터(200)의 열은 4개 열로 배치될 수 있다. 필터(200)의 각 열은 상하 방향으로 각각 소정거리 이격되게 배치될 수 있다.
여기서, 도 3에 참조된 바와 같이, 안테나 보드(160)가 하부 안테나 기판(160A) 및 상부 안테나 기판(160B)으로 구분되어 구비될 경우, 하부 안테나 기판(160A)의 배면 측에는 2열의 필터(200)가 상하 방향으로 이격되게 구비되고, 상부 안테나 기판(160B)의 배면 측에는 2열의 필터(200)가 상하 방향으로 이격되게 구비되며, 각 열의 필터(200) 간 상하 방향 이격거리는 모두 동일하게 설정될 수 있다.
다수의 필터(200) 중 각 열의 가장 우측과 가장 좌측에 구비된 필터(200)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 후술하는 클렘쉘부(240)와 동일한 재질로 구비된 사이드 서포터(250)에 의하여 설치 지지될 수 있다.
사이드 서포터(250)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 각 열의 가장 우측과 가장 좌측에 구비된 필터(200)의 설치를 지지하는 역할을 함과 동시에, 해당 필터(200)에 일체로 형성된 크렘쉘부(240)의 개구된 측면을 차폐하여, 크렘쉘부(240)의 기능과 일부 동일한 기능을 수행할 수 있다.
PBA(130)는, 일측에 마련된 파워 서플라이 유닛 어셈블리(Power Supply Assembly, 이하 'PSU 어셈블리'로 약칭함)(170)로부터 전원이 인가되면 다수의 RF 급전 네트워크 관련 부품들(140)의 캘리브레이션 급전 제어 및 주파수 필터링의 수행을 위해 전원을 필터(200) 측으로 입력하거나 필터(200) 측으로부터 출력받도록 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 다수의 RF 급전 네트워크 관련 부품들(140)은, 전원 구동 시 상당한 발열이 예상되므로, 도면에 도시되지 않았으나, 메인 하우징(10)의 수용 공간 저면(타면)에 직접 열 접촉되도록 구비될 수 있다. 메인 하우징(10)으로 전달된 열은, 메인 하우징(10)의 외측면(일면)에 일체로 형성된 다수의 방열핀(도 1의 도면부호 15 참조)을 통해 외부 공간(바람직하게는 후방 공간)으로 용이하게 방열될 수 있다.
한편, 필터(200)는, 도 3에 참조된 바와 같이, PBA(130)와 안테나 보드(160A,160B) 사이에 배치되어 주파수 필터링을 수행하는 필터 장치로써, PBA(130)와 안테나 보드(160A,160B) 사이에 구축된 소정의 전기적인 신호 라인을 통해 주파수 필터링을 수행할 수 있다.
도 4는 필터의 내부 모습을 나타낸 단면도이고, 도 5는 PBA의 일면에 적층된 필터 및 PSU 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
먼저, 필터(200) 내부의 구체적인 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 즉, 필터(200)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 적어도 하나의 캐비티(233)가 가운데를 가로지르는 격벽(239)에 의하여 좌측 캐비티(233A) 또는 우측 캐비티(233B)로 구분되게 구비된 필터 본체부(210)와, 격벽(239)으로부터 각각 좌측 캐비티(233A) 및 우측 캐비티(233B) 내로 돌출 구비된 적어도 둘 이상의 공진 부품(232)을 포함할 수 있다. 공진 부품(232)은 미도시의 주파수 튜닝 나사와의 간극 조절을 통해 설계자가 원하는 대역의 주파수로 튜닝되도록 하는 역할을 수행한다. 참고로, 주파수 튜닝 나사는, 좌측 캐비티(233A)를 덮도록 구비되되 후술하는 좌측 차폐 패널(220A)과의 사이에 구비된 좌측 필터 튜닝 커버(미도시) 및 후술하는 우측 차폐 패널(220B)과의 사이에 구비된 우측 필터 튜닝 커버(미도시)에 다수 개가 구비될 수 있다.
여기서, 필터(200)는, 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 중 좌측에 형성된 캐비티(좌측 캐비티(233A))로서 개구된 좌측을 차폐하는 좌측 차폐 패널(220A)과 필터 본체부(210)의 캐비티(2300) 중 우측에 형성된 캐비티(우측 캐비티(233B))로서 개구된 우측을 차폐하는 우측 차폐 패널(220B)을 더 포함할 수 있다.
필터(200)가 형성하는 캐비티(233)와 외부의 잡음(전자파 등에 의한 신호 등)이 차폐되도록, 필터 본체부(210)는 내측(가령, 좌측 캐비티(233A)와 우측 캐비티(233B)를 형성하는 내측면)이 금속 박막 형태로 도금되게 구비될 수 있고, 좌측 차폐 패널(220A) 및 우측 차폐 패널(220B)의 내측면도 마찬가지로 금속 박막 형태로 도금되게 구비될 수 있다.
필터 본체부(210)의 내부에 구비된 공진 부품(232)은, 비도전성 물질로 구비된 공진부 지지부(231)를 매개로 도전성 재질로 이루어진 필터 본체부(210)와는 공진 부품(232)이 직접 접촉되지 않도록 구비됨이 바람직하다.
한편, 공진 부품(232)은, 다수 개(참고로 본 실시예에서는 도 8에 참조된 바와 같이 7개로 구성됨)가 필터 본체부(210)의 길이 방향(도면상 수평 방향)으로 나란히 배치될 수 있다. 여기서, 다수의 공진 부품(232) 중 제1공진 부품군(232A)은 PBA(130) 측으로 인접되는 1개의 레이어 층을 형성하도록 각각 이격되게 배치됨과 아울러, 다수의 공진 부품(232) 중 제2공진 부품군(232B)은 상기 제1공진 부품군(232A)과는 상이한 레이어 층을 형성하도록 안테나 보드(160B) 측으로 인접되게 이격되게 적층 배치될 수 있다.
이와 같은 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 내에서의 공진 부품(232)의 배치 설계는 종래와는 다른 것으로서, 각 공진 부품(232) 끼리의 이격 거리를 최대로 확보함과 아울러, 필터 본체부(210)의 내부면 또는 좌측 차폐 패널(220A) 및 우측 차폐 패널(220B)과의 이격 거리를 최대로 확보하도록 필터 본체부(210) 내에서 2개의 레이어 층을 형성하면서 적층 배치된 차이점을 가진다.
따라서, 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 내에서 스커트 특성(즉, Q값)은 증가함과 아울러 삽입 손실이 줄어들게 됨으로써, 캐비티(233) 내에서의 발열량을 상당량 감소시킬 수 있는 이점을 가진다. 필터(200)의 발열량 감소는 필터 성능의 향상이라는 효과로 이어질 수 있다.
아울러, 필터(200)는, 도 4 및 도 5에 참조된 바와 같이, PBA(130)의 타면으로부터 필터 본체부(210)를 이격시키되, 전기적인 신호 라인으로부터 신호의 누설을 방지하기 위한 크렘쉘부(240)가 필터 본체부(210)와 일체로 형성될 수 있다.
크렘쉘부(240)는, 필터(200)의 필터 본체부(210)와 PBA(130)의 타면 사이에 위치된 일체형 구성으로써, 필터 본체부(210) 내에서 이루어지는 주파수 필터링 과정 동안 PBA(130)에 실장된 전장 부품(예를 들면, RF 급전 네트워크 부품(140) 포함)들로부터 미치는 전자파 영향을 차단하여 필터링 성능의 신뢰성을 보장하는 역할을 수행한다. 여기서, 크렘쉘부(240)는 신호를 차폐하는 쉴드 커버(Shield Cover)일 수 있다.
이 또한, 도 1 및 도 2로 도시된 종래의 안테나 장치와 구별되는 것으로서, 크렘쉘부(240)는 필터 본체부(240)와 일체로 사출 성형될 수 있다. 여기서, 크렘쉘부(240)의 외면 또는 내면에는, 앞서 설명한 필터(200)와 마찬가지로, 전자파 등의 차단이 용이한 재질이 피막되거나 도금 형성될 수 있음은 당연하다.
또한, 도 4에 참조된 바와 같이, 크렘쉘부(240)에는, 구획된 적어도 2개의 중공부(236,237)가 형성되고, 중공부(236,237) 중 어느 하나(236)에는 필터(200)의 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 측으로 신호를 입력하는 신호 입력 라인(234)이 구비되고, 중공부(236,237) 중 다른 하나(237)에는 필터(200)의 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 측으로부터 신호를 출력하는 신호 출력 라인(235)이 구비될 수 있다.
신호 입력 라인(234) 및 신호 출력 라인(235)은, 도전성 재질의 판상으로 구비되되, 일단부는 절곡되어 PBA(130)의 타면에 실장되거나 접점되도록 구비되고, 타단부는 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 측과 통전되도록 구비될 수 있다.
PSU 어셈블리(170)로부터 공급되는 전원은, 도 5에 참조된 바와 같이, 다수의 필터(200)의 사이를 가로지르도록 배열되고, PBA(130)의 타면에 핀 결합되는 적어도 하나의 파워 라인(80)을 통해 분전될 수 있다. 파워 라인(80)은, PBA(130)의 일면의 다수 개소에 핀 결합될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 3의 일부 분해 사시도로써 하향 및 상향 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성 중 PBA의 일면을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이며, 도 8은 도 7의 PBA의 일면에 설치된 필터의 일부 절개 사시도이고, 도 9는 도 7의 PBA 일면에 형성된 위치 설정 그루브에 대한 필터 및 사이드 서포트의 설치 모습을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이며, 도 10a 및 도 10b는 도 9의 필터의 일측면 및 타측면을 보다 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 6a 내지 도 7에 참조된 바와 같이, PBA(130)의 타면에는, 크렘쉘부(240)의 단부(241)가 삽입되는 크렘쉘 안착 그루브(131)가 홈 형태로 음각 가공 형성될 수 있다.
여기서, 크렘쉘 안착 그루브(131)는, 크렘쉘부(240)의 선단이 삽입되어 접촉되도록 크렘쉘부(240)의 단부(241) 형상과 대응되는 형상으로 PBA(130)의 타면이 음각 가공 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 PBA(130)의 타면을 음각 가공 형성하는 이유는, 후술하는 바와 같이, 열전도성 재질로 구비된 크렘쉘부(240)를 매개로 필터(200)의 구동에 의하여 발생되는 캐비티(233)의 발열을 PBA(130) 측으로 열전도함에 있어서 핵심 역할을 수행하는 열전달 브릿지 홀(133)의 두께 방향 길이를 최소화하기 위함이다. 즉, PBA(130)의 타면에 크렘쉘 안착 그루브(131)가 음각 가공 형성됨으로써, PBA(130)의 전체 두께를 크렘쉘 안착 그루브(131)의 깊이만큼 줄여주어 열전도 길이를 축소시킬 수 있다.
여기서, 크렘쉘 안착 그루브(131)는, 필터(200)의 필터 본체부(210)와 일체로 형성된 크렘쉘부(240)의 단부(241)가 삽입되도록 구비되는 바, 개별 필터(200)의 설치 위치를 설정하는 역할도 동시에 수행할 수 있다. 따라서, 필터(200)의 PBA(130)의 타면에 대한 실장 조립 시, 조립 시간을 크게 단축할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.
보다 상세하게는, 크렘쉘 안착 그루브(131)는, 크렘쉘부(240)의 선단면이 안착됨과 아울러, 크렘쉘부(240)의 선단면에 인접하는 측면부 일부와 접촉되도록 'ㄷ'자 형상의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
크렘쉘 안착 그루브(131)의 폭은, 적어도 크렘쉘부(240)의 일단부 일부가 삽입되도록 크렘쉘부(240)의 일단부의 두께보다 크게 형성되고, 크렘쉘 안착 그루브(131)의 깊이는, PBA(130)를 완전 관통하지 않는 크기로 형성됨이 바람직하다.
한편, PBA(130)에는, 크렘쉘부(240)로부터 전달되는 열을 PBA(130)의 타면 측에서 일면 측(즉, 도면상 상면에서 하면 측)으로 전달하는 열전달 브릿지 홀(Heat transfer bridge hole)(133)이 가공 형성될 수 있다. 열전달 브릿지 홀(133)은, PBA(130)의 일면과 타면을 완전 관통하도록 형성될 수 있다.
여기서, 열전달 브릿지 홀(133)은, 크렘쉘 안착 그루브(131)의 저면 중 다수 개소에 PBA(130)를 관통하도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 열전달 브릿지 홀(133)은, 상술한 바와 같이, 필터(200)의 필터 본체부(210)의 캐비티(233)로부터 발생한 열을 크렘쉘부(240)를 매개로 PBA(130)의 일면 측으로 전달하는 역할을 수행하는 바, PBA(130)의 두께를 최소화하는 위치에 형성되는 것이 열전도에 유리하다. 따라서, 열전달 브릿지 홀(133)은, PBA(130)에 두께가 감소되는 방향으로 미리 음각 형성된 크렘쉘 안착 그루브(131)의 저면 내에 형성됨이 바람직하다.
아울러, 크렘쉘 안착 그루브(131) 및 열전달 브릿지 홀(133)과 PBA(130)의 일면에는 열전도성 재질이 도금 형성될 수 있다.
일반적으로, PBA(130)를 포함하는 PCB의 재질은 FR4로써, 열전도성이 작거나 비도전성 물질로 이루어진다. 따라서, PBA(130) 자체는 열전도에 적합하지 않으므로, 크렘쉘부(240)의 단부(241)가 접하는 부위인 크렘쉘 안착 그루브(131)가 형성하는 면에 전부 열전도성 재질이 피막되도록 도금 형성함이 바람직하다.
또한, 크렘쉘 안착 그루브(131)로 전달된 열이 단절없이 열전달 브릿지 홀(133)을 통해 PBA(130)의 일면 측으로 열전도되도록 열전달 브릿지 홀(133)의 내측면에도 전부 열전도성 재질이 피막될 수 있다.
PBA(130)의 타면에 해당되는 부위인 크렘쉘 안착 그루브(131)에 삽입된 크렘쉘부(240)의 단부(241)로부터 열을 용이하게 전달받은 후, PBA(130)의 일면과 타면을 관통하도록 형성된 열전달 브릿지 홀(133)의 내주면 전부 및 PBA(130)의 일면의 적어도 일부가 열전도성 재질로 도금 형성되어 열전달 경로를 형성하도록 함으로써 보다 향상된 방열 효과를 달성하기 위함이다.
이와 같이, PBA(130)의 타면에 형성된 크렘쉘 안착 그루브(131)에 삽입되는 크렘쉘부(240)는, 필터 본체부(210)의 일단으로부터 연장되어 PBA(130)의 타면에 고정될 수 있다.
아울러, 도 8에 참조된 바와 같이, 다수의 필터(200) 각각에는 필터 본체부(210)의 길이방향 일단부와 타단부에 각각 하나씩 형성되되, 필터 본체부(210)를 관통되게 열유동 홀(217)이 형성될 수 있다.
열유동 홀(217)은, 열전달 브릿지 홀(133)과 매칭되게 형성되어, PBA(130)의 타면 측 공기가 PBA(130)의 일면 측으로 빠져 나갈 수 있게 되는 바, 필터(200) 자체에 의하여 생성된 열 뿐만 아니라, PBA(130)의 타면 측 고온 공기를 PBA(130)의 일면 측으로 배출시킬 수 있게 되는 것이다.
한편, 필터(200)의 필터 본체부(210)의 타면에는, 도 10a에 참조된 바와 같이, 안테나 보드(160A,160B)의 일면(도면상 하면)에 연결되는 적어도 하나의 RF 커넥터(238)를 더 포함할 수 있다.
RF 커넥터(238)는, 2차적으로 적층 결합되는 안테나 보드(160)가 밀착될 때, 안테나 보드(160)와 PBA(130) 사이의 조립 공차를 흡수함과 동시에 소정의 전기적인 신호 라인을 구축하는 역할을 수행한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 필터(200)는, 도 9에 참조된 바와 같이, PBA(130)의 타면에 미리 가공 형성된 다수의 크렘쉘 안착 그루브(131)에 순차적으로 안착된 후 솔더링 방식을 포함하는 다양한 방법으로 고정될 수 있다.
이때, 다수의 크렘쉘 안착 그루브(131)는, 개별 필터(200)의 일단부에 일체로 형성된 크렘쉘부(240)의 일단부(241)의 형상과 대응되게 형성되는 바, 조립 시 위치 설정의 기능을 수행하므로 조립 시간을 단축할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 도 10a 및 도 10b에 참조된 바와 같이, 격벽(239)에 의하여 구획된 캐비티(233)들로부터 발생한 열이 크렘쉘부(240)를 매개로 크렘쉘 안착 그루브(131)로 전달된 후, 열전달 브릿지 홀(133)을 통해 PBA(130)의 일면 측으로 용이하게 배출됨으로써 방열 성능이 크게 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 출원인은, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서, 열전달 브릿지 홀(133)에 따른 방열 성능의 확인을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 이미 설명한 "발명의 배경이 되는 기술" 항목의 분리형 구조를 비교례로 선정하여 동일한 열전도도 조건(k=10W/mk)의 열전달 브릿지 홀(133)을 적용하여 구동시킨 결과, 비교례에 의할 경우 특정 발열 부품(Main TR 모듈)의 온도가 최저 4.0 ℃ 내지 최대 5.8 ℃ 더 개선되었으나, 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 특정 발열 부품(Main TR 모듈)의 온도가 최저 4.5 ℃ 내지 최대 6.9 ℃ 더 개선된 특성을 나타내었다.
이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치가 비교례인 분리형 구조에 비하여 접촉 열저항이 줄어든 한편, 열전달 브릿지 홀(133)을 통해 크렘쉘부(240) 측에 해당하는 PBA(130)의 타면 측에 응집된 열이 효과적으로 열전달 브릿지 홀(133)을 매개로 PBA(130)의 일면 측으로 열전도되어 방열되기 때문인 것으로 해석된다.
도 11a 내지 도 11c는 PBA의 일면에 대한 필터의 설치 과정을 나타낸 조립도 및 그 확대도이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 조립 과정을 첨부된 도면(특히, 도 11a 내지 도 11c)을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 11a에 참조된 바와 같이, PBA(130)의 타면 측에 형성된 크렘쉘 안착 그루브(131)의 내측 평면(132)에 기타 전장부품(137,138,139)을 실장한 다음, 도 11b에 참조된 바와 같이, PBA(130)의 좌측 단부 또는 우측 단부에 고정되어 크렘쉘부(240)를 지지하는 사이드 서포터(250)를 미리 가공 형성된 크렘쉘 안착 그루브(131)의 내측에 형합되도록 고정시킨다. 다만, 사이드 서포터(250)는 반드시 필터 본체부(210)의 고정 전에 PBA(130)의 타면에 설치되어야 하는 것은 아니고, 필터 본체부(210)의 고정 후에 설치되는 것도 가능하다.
다음으로, 도 11c에 참조된 바와 같이, 필터 본체부(210)와 일체로 형성된 크렘쉘부(240)의 단부(241)를 PBA(130)의 타면에 형성된 크렘쉘 안착 그루브(131)에 형합되도록 삽입하는 동작으로 필터(200)를 고정시킨다.
필터(200)가 전기적으로 구동되어 필터 본체부(210) 내의 캐비티(233)에서 발생된 열은, 열전도성 재질로 구비된 크렘쉘부(240)를 매개로 크렘쉘 안착 그루브(131) 및 열전달 브릿지 홀(133)을 경유하여 PBA(130)의 일면 측으로 전도되고, PBA(130)의 일면과 직접 열접촉되도록 구비된 메인 하우징(10)의 일면에 일체로 형성된 다수의 방열핀(15)을 통해 외부로 용이하게 방열될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 필터 본체부(210)의 캐비티(233) 내에 구비된 다수의 공진 부품(232)를 PBA(130)와 안테나 보드(160A,160B) 사이의 두께 방향으로 적층 배치하여 열 발생을 최소화함과 아울러, 필터 본체부(210)와 일체로 형성된 크렘쉘부(240)를 통해 PBA(130)의 일면 측으로 용이하게 열전도함으로써 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
본 발명은, 필터와 크렘쉘을 일체로 형성함으로써 열 접촉 저항을 최소화하여 방열 성능을 극대화할 수 있는 안테나 장치를 제공한다.

Claims (13)

  1. 일면에 다수의 안테나 관련 부품이 실장되고, 타면에 다수의 필터가 실장되는 프린트 보드 어셈블리(이하 "PBA"라 약칭함); 및
    상기 PBA의 일면 측에 적층 배치되고, 일면에는 다수의 안테나 소자가 실장되되, 타면에 밀착된 상기 필터와 전기적인 신호 라인을 구축하도록 연결되는 안테나 보드; 를 포함하고,
    상기 필터는, 상기 PBA의 타면으로부터 이격시키되, 상기 전기적인 신호 라인으로부터 신호의 누설을 방지하기 위한 크렘쉘부가 일체로 형성된, 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PBA의 타면에는, 상기 크렘쉘부의 단부가 삽입되는 크렘쉘 안착 그루브가 홈 형태로 음각 가공 형성된, 안테나 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 PBA에는, 상기 크렘쉘부로부터 전달되는 열을 일면 측으로 전달하는 열전달 브릿지 홀(via hole)이 가공 형성된, 안테나 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 크렘쉘 안착 그루브 및 상기 열전달 브릿지 홀과 상기 PBA의 일면에는 열전도성 재질이 도금 형성된, 안테나 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 열전달 브릿지 홀은, 상기 크렘쉘 안착 그루브의 다수 개소에 형성된, 안테나 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 열전달 브릿지 홀은, 상기 PBA를 관통하도록 형성된, 안테나 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 크렘쉘 안착 그루브는, 상기 크렘쉘부의 단부가 전부 접촉되도록 상기 크렘쉘부의 단부 형상과 대응되는 형상으로 가공 형성된, 안테나 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 크렘쉘 안착 그루브는, 상기 크렘쉘부의 선단면이 안착됨과 아울러, 상기 크렘쉘부의 선단면에 인접하는 측면부 일부와 접촉되도록 'ㄷ'자 형상의 단면을 가지도록 형성된, 안테나 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터는, 적어도 하나의 캐비티가 격벽에 의하여 구분되게 구비되고,
    상기 격벽으로부터 상기 캐비티 내로 돌출 구비된 적어도 둘 이상의 공진 부품이 상기 PBA 측 및 상기 안테나 보드 측으로 상이한 레이어 층을 형성하도록 적층 배치된, 안테나 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 캐비티가 상기 격벽을 중심으로 좌우에 2개 형성된 필터 본체부; 및
    상기 캐비티의 개구된 좌측을 차폐하는 좌측 차폐 패널 및 상기 캐비티의 개구된 우측을 차폐하는 우측 차폐 패널; 을 포함하고,
    상기 크렘쉘부는, 상기 필터 본체부의 일단으로부터 연장되어 상기 PBA의 타면에 고정되는, 안테나 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 안테나 보드의 일면에 연결되는 적어도 하나의 RF 커넥터; 를 더 포함하는, 안테나 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 PBA에는, 상기 크렘쉘부로부터 전달되는 열을 일면 측으로 전달하는 열전달 브릿지 홀(via hole)이 가공 형성되고,
    상기 필터 본체부의 길이방향 일단부 및 타단부에 형성되되 상기 필터 본체부를 관통되게 열유동 홀; 이 더 형성되되,
    상기 열유동 홀은, 상기 열전달 브릿지 홀과 매칭되게 형성된, 안테나 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 크렘쉘부에는 구획된 적어도 2개의 중공부가 형성되고,
    상기 중공부 중 어느 하나에는 상기 필터의 캐비티 측으로 신호를 입력하는 신호 입력 라인이 구비되고,
    상기 중공부 중 다른 하나에는 상기 필터의 캐비티 측으로부터 신호를 출력하는 신호 출력 라인이 구비되는, 안테나 장치.
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