WO2022080924A1 - 안테나용 rf 모듈, rf 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치 - Google Patents

안테나용 rf 모듈, rf 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치 Download PDF

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김덕용
문영찬
박남신
장성호
김재홍
심준형
정배묵
윤민선
소성환
서용원
최오석
지교성
유치백
안성민
김재은
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    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line

Definitions

  • the present invention relates to an RF module for an antenna, an RF module assembly and an antenna device including the same (RF MODULE, RF MODULE ASSEMBLY AND AN ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME), and more particularly, a radome of the conventional antenna device It is unnecessary, and by disposing the radiating element module and the RF element to be exposed to the outside air in front of the antenna housing, the RF module for the antenna, the RF module assembly and It relates to an antenna device including the same.
  • a base station antenna including a repeater used in a mobile communication system has various shapes and structures, and has a structure in which a plurality of radiating elements are appropriately disposed on at least one reflecting plate that is usually erected in the longitudinal direction.
  • the radiating element made of a dielectric substrate made of plastic or ceramic is usually plated and bonded to a PCB (printed circuit board) through soldering. The method is widely used.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an antenna device according to the prior art.
  • a plurality of radiating elements 35 are output in a desired direction to facilitate beam forming to the front side of the antenna housing body 10 in the beam output direction. It is arranged to be exposed, and for protection from the external environment, a radome 50 is mounted on the front end of the antenna housing body 10 with a plurality of radiating elements 35 interposed therebetween.
  • the antenna device 1 is provided in the shape of a thin rectangular parallelepiped body with an open front surface, and a plurality of heat dissipation fins 11 are integrally formed on the rear surface of the antenna housing body 10 and the antenna housing.
  • the main board 20 is stacked on the rear of the body 10 and the antenna board 30 is stacked on the front of the antenna housing body 10 .
  • a radome 50 may be installed so that radiation from it is made smoothly.
  • the front part of the antenna housing body 10 is shielded by the radome 50, and the radome 50 itself inhibits the front heat dissipation of the antenna device. function as an element.
  • the radiating elements 35 are also designed to only transmit and receive RF signals, so that the heat generated by the radiating elements 35 is not radiated forward. For this reason, there is a problem in that the heat generated from the high heat generating element inside the antenna housing body 10 has to be uniformly discharged to the rear of the antenna housing body 10, so that the heat dissipation efficiency is greatly reduced.
  • the in-building due to the volume of the radome 50 and the volume occupied by the arrangement structure in which the radiating element 35 is spaced apart from the front surface of the antenna board 30, the in-building ( It is very difficult to implement a base station with a slim size required for in-building) or 5G shadow areas.
  • the present invention has been devised to solve the above technical problem, and by removing the radome and placing the antenna RF module on the outside of the antenna housing to be exposed to the outside air, it enables distributed heat dissipation to the front and rear of the antenna housing to greatly improve the heat dissipation performance
  • An object of the present invention is to provide an RF module for an antenna that can be improved, an RF module assembly, and an antenna device including the same.
  • the present invention stably protects the RF filter inside, as well as performing a grounding function between the radiating element and the RF filter, as well as easily dissipating the heat generated from the RF filter side to the outside, and at the same time, the radiating element
  • GND reflector for grounding
  • An embodiment of the RF module for an antenna according to the present invention is an RF module for an antenna including an analog RF component, wherein the analog RF component includes an RF filter, a radiating element module disposed on one side of the RF filter, and the RF filter It is disposed on the other side of the, and includes an amplifier board on which an analog amplification element is mounted, wherein the RF module for the antenna is disposed to be exposed to the front outside air defined as the front front of the antenna housing, between the RF filter and the radiating element module A reflector is disposed at the same time as grounding the radiating element module (GND) to mediate the heat dissipation of the heat generated by the RF filter to the front external air.
  • the analog RF component includes an RF filter, a radiating element module disposed on one side of the RF filter, and the RF filter It is disposed on the other side of the, and includes an amplifier board on which an analog amplification element is mounted, wherein the RF module for the antenna is
  • the heat generated from the analog amplifying element may be radiated through one of the sidewalls of the RF filter adjacent to the amplifying unit substrate and then radiated through the reflector.
  • the reflector made of a metal material, may be provided in the form of a mesh including a plurality of heat dissipation holes.
  • the size of the heat dissipation hole may be designed in consideration of durability and heat dissipation characteristics of the reflector.
  • the size of the heat dissipation hole may be designed in consideration of the wavelength of the operating frequency in order to maintain the function of the ground (GND) of the RF filter.
  • the size of the heat dissipation hole may be set to have a size within the range of 1/10 to 1/20 ⁇ of the operating frequency.
  • the RF filter may include a filter body coupled to the front surface of the radiating element module, and the front surface of the filter body may be surface thermal contact coupled to the rear surface of the reflector.
  • the front end of the filter body may protrude further forward than the front end of the antenna housing in which the main board is installed.
  • the reflector may be formed to cover the entire front surface of the filter body, and also be formed to cover a side portion of the filter body.
  • the antenna housing includes a rear housing forming an inner space in which the main board is installed and a front housing disposed to cover the front of the rear housing, the inner space being partitioned from the front outdoor air,
  • an edge bent plate may be formed in which the edge portion is bent backward, respectively, to protect the side portion of the RF module.
  • a plurality of screw fixing grooves are formed in the edge bending plate to be spaced apart from each other at a plurality of places along the edge, and in the front housing, a plurality of screw through holes are formed along the edge, and the reflector, the plurality of screws It may be coupled to the front of the front housing by an operation in which a plurality of assembly screws are fastened to the fixing groove and the screw through hole.
  • the front surface of the filter body may be in thermal contact with the surface, and the antenna arrangement portion to be seated so that the rear surface of the radiating element module is in surface thermal contact may be formed in a planar shape.
  • the RF module assembly for an antenna includes an RF module for an antenna including an analog RF component, wherein the analog RF component is disposed on one side of each of a plurality of RF filters and the plurality of RF filters a plurality of radiating element modules and a plurality of amplifier boards disposed on the other side of each of the plurality of RF filters, on which analog amplifier elements are mounted, wherein the RF module for the antenna is a front external air defined as a front front of the antenna housing Doedoe arranged to be exposed to, between the RF filter and the radiating element module, the reflector is arranged to ground the radiating element module (GND) and mediating the radiation of the heat generated by the RF filter to the front outside air.
  • GND radiating element module
  • An antenna device includes a main board on which at least one digital element is mounted on a front or rear surface, a housing-shaped antenna housing formed with an open front so that the main board is installed, and an electrical connection with the main board.
  • An RF module assembly connected through a signal line, wherein the RF module assembly includes an RF module for an antenna including an analog RF component, wherein the analog RF component includes: a plurality of RF filters, each of the plurality of RF filters A plurality of radiating element modules disposed on one side and a plurality of amplifier boards disposed on the other side of each of the RF filters, on which analog amplification elements are mounted, the RF module for the antenna is a front defined as the front front of the antenna housing.
  • a reflector is disposed to ground the radiating element module and also to mediate the heat dissipation of the heat generated by the RF filter to the front outdoor air.
  • an RF module for an antenna an RF module assembly, and an antenna device including the same according to the present invention, various effects as follows can be achieved.
  • the RF-related amplification elements mounted on the conventional main board side as an RF module together with the RF filter and placing them outside the antenna housing, it has the effect of greatly improving the overall heat dissipation performance of the antenna device.
  • the number of layers of the main board which is a multi-layer board, is greatly reduced, thereby reducing the manufacturing cost of the main board.
  • the length and volume of the heat sink (heat dissipation fin) integrally formed on the rear surface of the antenna housing can be reduced, thereby facilitating the overall slim design of the product.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an antenna device according to the prior art
  • FIG. 2 is a front perspective view and a rear perspective view showing an antenna device according to an embodiment of the present invention
  • 3A and 3B are an exploded perspective view of the front part and an exploded perspective view of the rear part of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2 and a partially enlarged view thereof;
  • FIG. 5 is a partially cut-away perspective view taken along line B-B of FIG. 2 and a partially enlarged view thereof;
  • Figure 6 is a perspective view showing a reflector in the configuration of Figure 2
  • FIG. 7 is a perspective view showing an installation state of the main board with respect to the rear housing in the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the installation of the RF module to the main board in the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a state in which the filter body is separated from the rear housing during the installation process of FIG. 8;
  • FIG. 10 is a perspective view showing an RF module in the configuration of FIG. 8;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.
  • FIG. 12A and 12B are exploded perspective views showing the RF module of FIG. 10;
  • FIG. 13 is a detailed view of an amplifying unit substrate in the configuration of the RF module of FIG. 10;
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing the assembly of the RF module with respect to the main board in the configuration of FIG. 3;
  • FIG. 16 is an exploded perspective view showing the assembly of the radiating element module with respect to the reflector in the configuration of FIG.
  • antenna device 105 antenna housing
  • female socket 128a first heating element
  • 146a-1,146a-2 PA element 146c: LNA element
  • feed line 165 radiation director
  • the present invention does not necessarily require the radome of the conventional antenna device, and by configuring the RF-related amplification elements mounted on the main board inside the antenna housing as an RF module together with the RF filter, various heating elements of the antenna device
  • the technical idea is to spatially separate heat generated from the antennas, and hereinafter, an RF module for an antenna, an RF module assembly, and an antenna device including the same will be described with reference to an embodiment shown in the drawings.
  • FIG. 2 is a front perspective view (a) and a rear perspective view (b) of an antenna device according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3A and 3B are an exploded perspective view of the front part and an exploded perspective view of the rear part of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2 and a partially enlarged view thereof
  • FIG. 5 is a partially cut-away perspective view and a partially enlarged view taken along line B-B of FIG. 2
  • FIG. 6 is a reflector in the configuration of FIG. A perspective view is shown.
  • the antenna device 100 includes an antenna housing 105 that forms the exterior of the antenna device, as shown in FIGS. 2 to 5 .
  • the antenna housing 105 includes a rear housing 110 that forms the exterior of the rear side of the antenna device 100 and a front housing 130 that forms the exterior of the front side of the antenna device 100 .
  • the antenna device 100 includes the main board 120 closely installed in the inner space 110S of the antenna housing 105 , and an antenna stacked on the front surface of the front housing 130 . It further includes an RF module (Radio Frequency Module) 200 (hereinafter abbreviated as 'RF module').
  • RF module Radio Frequency Module
  • the antenna housing 105 is combined with the RF module 200 to form the overall appearance of the antenna device 1 and, although not shown, mediates coupling to a holding pole provided for installation of the antenna device 100 . can play a role.
  • the antenna housing 105 does not necessarily have to be coupled to the holding pole, and is directly installed and fixed to a vertical structure such as an inner or outer wall of a building in a wall-mounted type. It is also possible In particular, in the case of the antenna device 100 according to an embodiment of the present invention, it has a great meaning in that it is designed to have a slim front and rear thickness to a minimum, so that it is easier to install a wall-mounted type. This will be described in more detail later.
  • the antenna housing 105 is made of a metal material with excellent thermal conductivity so that heat dissipation according to heat conduction is advantageous as a whole, and is formed in a rectangular parallelepiped housing shape with a thin thickness in the front and rear directions, and the front of the rear housing 110 is opened.
  • the main board on which digital devices eg, Field Programmable Gate Array (FPGA) devices and/or Power Supply Units (PSUs) devices
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • PSUs Power Supply Units
  • the inner surface of the rear housing 110 is formed in a shape to match the external protrusion shape by the digital device (FPGA device, etc.) and/or the PSU device mounted on the rear surface of the main board 120. can be This is to maximize the heat dissipation performance by increasing the thermal contact area with the rear surface of the main board 120 .
  • a grip portion may be further installed to facilitate manual mounting.
  • various external mounting members 500 for cable connection with a base station device (not shown) and coordination of internal components may be through-assembled.
  • the outer mounting member 500 is provided in the form of at least one optical cable connection terminal (socket), and a connection terminal of a coaxial cable (not shown) may be interconnected to each connection terminal.
  • a plurality of rear heat dissipation fins 111 may be integrally formed on the rear surface of the rear housing 110 to have a predetermined pattern shape.
  • the heat generated from the main board 120 installed in the inner space 110S of the rear housing 110 may be directly radiated to the rear through the plurality of rear heat dissipation fins 111 .
  • the plurality of rear heat dissipation fins 111 are disposed to be inclined upward toward the left end and the right end based on the central portion of the left and right width (see FIG. It may be designed to form an upward airflow dispersed in the left and right directions of the rear housing 110 to more rapidly dissipate heat.
  • the shape of the rear heat dissipation fin 111 is not necessarily limited thereto.
  • a blower fan module (not shown) is provided on the rear side of the rear housing 110, the rear heat dissipation fins 111 so that heat radiated by the blower fan module is more rapidly discharged. It may be adopted that is formed in parallel to the left end and right end, respectively, in the blowing fan module disposed in the middle.
  • a mounting portion (not shown) to which a clamping device (not shown) for coupling the antenna device 1 to a holding pole (not shown) is coupled to a part of the plurality of rear heat dissipation fins 111 is integrally can be formed with
  • the clamping device by rotating the antenna device 100 according to an embodiment of the present invention installed at the tip portion of the antenna device 100 in the left and right direction or tilting in the vertical direction to adjust the directionality of the antenna device 100 It can be configuration.
  • a clamping device for tilting and rotating the antenna device 100 is not necessarily coupled to the mounting portion.
  • a clamp panel in the shape of a clasp plate that is easily coupled to the wall-mounted type may be coupled to the mounting portion.
  • the RF module 200 may include an RF filter 140 , a radiating element module 160 , and an amplifier substrate 146 .
  • the RF module 200 may further include a reflector 150 serving as a ground (GND) of the radiating element module 160 .
  • the reflector 150 does not only serve as a ground of the radiating element module 160 , and is an RF filter exposed to the front external air defined as the front front of the front housing 130 among the antenna housings 105 to be described later. It can also serve to protect the 140 from the outside. It is also possible to combine a clamp panel in the shape of a bite.
  • the RF module 200 having such a configuration may be stacked on the front surface of the main board 120 via the front housing 130 of the antenna housing 105 as shown in FIGS. 2 to 5 . .
  • the RF filter 140 is provided in plurality to form one configuration of the RF module assembly for the antenna.
  • a total of eight RF filters 140 are arranged adjacent to each other in the left and right directions, and a plurality of RF filters 140 are arranged in a total of 4 columns in the vertical direction, respectively.
  • a total of eight RF filters 140 are arranged adjacent to each other in the left and right directions, and a plurality of RF filters 140 are arranged in a total of 4 columns in the vertical direction, respectively.
  • the RF filter 140 is a cavity filter in which a predetermined space is formed on one side, and a resonator composed of a DR (Dielectric Resonator) or a metallic resonator rod is provided in the space. It is explained with an example.
  • the RF filter 140 is not limited thereto, and various filters such as a dielectric filter may be employed.
  • the plurality of radiating element modules 160 are coupled to correspond to the number of each of the plurality of RF filters 140 , and each radiating element module 160 implements 2T2R. Accordingly, the antenna device 100 according to an embodiment of the present invention exemplifies a model in which a total of 64T64R is implemented, but is not limited thereto.
  • the RF module 200 may further include a reflector 150 that is disposed to cover the plurality of RF filters 140 as described above, and serves to ground the plurality of radiating element modules 160 .
  • the reflector 150 is preferably made of a metal material.
  • the reflector 150 may further function as a reflective layer of the radiating element module 160 . Accordingly, the reflector 150 may focus the RF signal by reflecting the RF signal output from the radiating element module 160 in a direction corresponding to the directing direction.
  • the reflector 150 may perform a heat dissipation function for the external air of the system heat generated from the antenna device.
  • the reflector 150 may be formed in the form of a mesh in which a plurality of heat dissipation holes 155 are perforated, as shown in FIG. 6 .
  • the plurality of heat dissipation holes 155 are configured to communicate the inside and outside of the reflector 150 , and heat generated from the RF filter 140 located in the space behind the reflector 150 is transferred to the outside of the reflector 150 . It can serve as a heat exhaust hole for discharging to the furnace. Accordingly, it is possible to actively use external air for heat dissipation of the antenna device 100 .
  • the size of the heat dissipation hole 155 may be appropriately designed by simulating the durability and heat dissipation characteristics of the reflector 150 .
  • the size of the heat dissipation hole 155 operates to maintain a smooth GND function. It may be designed in consideration of the wavelength of the frequency.
  • the size of the heat dissipation holes 155 may be set to have a size within the range of 1/10 ⁇ to 1/20 ⁇ of the operating frequency.
  • the interval 1/10 ⁇ has a meaning as an upper limit threshold for performing a sufficient ground (GND) role of the radiating element module 160
  • the interval 1/20 ⁇ is the minimum through the heat dissipation hole 155 of the reflector 150 . It has a meaning as a lower limit threshold for securing the flow of outside air.
  • the size of the heat dissipation hole 155 is preferably larger than 1/20 ⁇ of the operating frequency and smaller than 1/10 ⁇ of the operating frequency.
  • a single reflector 150 is provided between the plurality of RF filters 140 and the plurality of heat dissipation element modules 160 in terms of a ground (GND) function, and performs a common ground function.
  • GND ground
  • the reflector 150 may be formed in the shape of a quadrangular metal plate laminated on the front end of the plurality of RF filters (140).
  • an antenna arrangement unit 151 on which each of the heat dissipation device modules 160 to be described later is seated may be formed in a planar shape to correspond to the position of the RF filter 140 .
  • the antenna arrangement unit 151 is formed in a planar shape, the front surface of the filter body 141 is in thermal contact with the surface of the rear RF filter 140 , and the rear surface of the front radiating element module 160 is the surface By being seated in thermal contact, it is possible to improve the heat dissipation performance by the heat conduction method.
  • the edge portion is bent to the rear, respectively, the front housing 130 coupled to the front side of the plurality of RF filters 140 wrapped around the side of the bent edge to protect A plate 154 is formed, and a plurality of screw fixing grooves 153 are formed to be spaced apart at a plurality of places along the edge of the edge bending plate 154 , and a plurality of screw fixing grooves 153 and the front housing 130 are formed. It may be coupled to the front of the front housing 130 by an operation in which a plurality of assembly screws (not indicated) are fastened to the plurality of screw through holes 133 formed along the edge.
  • the RF module 200 for the antenna may be detachably coupled to the antenna housing 105 as shown in FIGS. 2 to 5 .
  • the RF module 200 for the antenna may be physically coupled to the front housing 130 through bolting (or screw coupling), etc., and the amplifier board 146 constituting the RF module 200 for the antenna is the main board. It may be detachably attached to the socket pin 120.
  • the amplifying unit substrate 146 is provided with a socket portion 146 ′ of FIG. 11A , which will be described later, and on the front surface of the main board 120 , the socket pin 146 ′ of the amplifying unit substrate 146 is provided.
  • a female socket unit 125 coupled thereto may be provided.
  • a detailed configuration and function of the amplifier board 146 will be described later in more detail.
  • the front housing 130 is, as shown in FIGS. 3A and 3B , the main board 120 installed and seated in the inner space 110S of the antenna housing 105 and the RF module 200 stacked on its front surface. ) serves as a partition between In addition, the front housing 130 is provided so that the inner space 110S on the side of the antenna housing 105 and the other spaces are divided, so that the heat generated in the inner space 110S on the side of the antenna housing 105 is RF It is possible to perform a thermal blocking and separation function so as not to affect the filter 140 side.
  • 'thermal blocking' means that heat generated from the RF module 200 located on the front outdoor air (or front space) defined as the front front of the front housing 130 is transferred to the rear space of the front housing 130 ( That is, it is preferable to understand that it blocks the intrusion of heat into the inner space 110S of the rear housing 110), and the meaning of 'thermal separation' is initially stacked in the inner space 110S of the rear housing 110. It is desirable to understand that the thermal configuration is separated and arranged to enable not only rear heat dissipation but also front heat dissipation by separating some of the plurality of heat generating elements intensively distributed and mounted on the front and rear surfaces of the main board 120 .
  • a plurality of RF modules 200 are pre-installed in the front housing 130 ), or as a module unit that can be temporarily assembled, distribution and sales are possible, which has the advantage of establishing a new market environment.
  • a plurality of screw through holes 133 for screw fixing the reflector 150 may be formed at a plurality of places along the edge.
  • the socket parts 146 ′ formed on the amplification part substrate 146 of the RF filter 140 penetrate through each socket pin coupling to the female socket part 125 of the main board 120 .
  • At least a through slit 135 to be formed may be formed.
  • the antenna device 100 When the antenna device 100 according to the example is installed outside the building (ie, outdoors), rainwater may permeate in the rain, and a waterproof gasket ring (not shown) to prevent the inflow of rainwater may be interposed. there is.
  • a waterproof gasket ring (not shown) to prevent the inflow of rainwater may be interposed.
  • the socket portion 146' of the amplifying unit substrate 146 penetrating therethrough is protected from the outside, and rainwater passes therethrough.
  • a foreign material inflow prevention ring (not shown) for preventing foreign substances such as such from flowing into the inner space 110S of the rear housing 110 may be interposed therebetween.
  • the antenna device 100 adopts a simple socket pin coupling method in constructing a predetermined electrical signal line between the main board 120 and the RF filter 140, so that the conventional RF Since there is no need to use a separate direct coaxial connector (DCC) for electrically connecting the filter 140 and the main board 120 , it provides the advantage of greatly reducing the manufacturing cost of the product.
  • DCC direct coaxial connector
  • the adoption of the socket pin coupling method of the RF filter 140 here will be understood to create an effective effect in terms of electrical coupling, and in order to prevent any flow of the RF filter 140 in terms of physical coupling,
  • it is also possible to additionally adopt a plurality of screw fastening methods for example, as shown in FIGS. 12A and 12B to be described later, a fixing screw 142 through a plurality of screw through holes 142a formed at the rear end edge of the filter body 141 during the configuration of the RF filter 140 . ) using a screw fastening method for the front housing 130 can create a more robust fixing effect.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the installation of the main board with respect to the rear housing in the configuration of FIG. 2
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the installation of the RF module assembly on the main board of the configuration of FIG. 2
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the filter body is separated from the rear housing during the installation process of FIG. 8
  • FIG. 10 is a perspective view showing the RF module in the configuration of FIG. 8
  • FIG. It is a partially projected cutaway perspective view
  • FIGS. 12A and 12B are exploded perspective views showing the RF module of FIG. 10
  • FIG. 13 is a detailed view of the amplifier board among the configuration of the RF module of FIG. 10
  • FIG. 14 is amplification 15 is an exploded perspective view showing the assembly of the RF module with respect to the main board in the configuration of FIG. 3, and FIG. 16 is the radiation of the reflector in the configuration of FIG. It is an exploded perspective view showing the assembly of the element module.
  • An embodiment of the RF module 200 for an antenna according to the present invention is an RF filter 140 , a radiating element module 160 disposed on one side of the RF filter 160 , and the other side of the RF filter 140 . is disposed, and may include an amplifier substrate 146 on which an analog amplification element is mounted.
  • the RF filter 140 may be formed to have at least four outer surfaces. That is, when the RF filter 140 has four outer surfaces, it is provided as a tetrahedron, when it has five outer surfaces, it is provided as a pentahedron, and when it has six outer surfaces, it is provided as a hexahedron. Therefore, in the following, when the terms 'one side' and 'the other side' of the RF filter 140 are used, the meaning of 'one side' and 'the other side' means any one of at least four outer surfaces and the other side except for the one side. As referring to one side, it should be understood as meaning one side and one side of the other sides excluding the one side, not a concept indicating a completely opposite side physically.
  • the heat generated by the RF filter 140 and the heat generated by the analog amplification element are radiated in different directions. It can be defined as an embodiment in which
  • the external appearance of the RF module 200 is substantially the RF filter ( 140) and the radiating element module 160 provided at the front end thereof may be defined differently as an embodiment that can be configured as a matter of course.
  • the RF module 200 is a collection of analog RF components, for example, the amplifier board 146 is an RF component on which an analog amplifier for amplifying an RF signal is mounted, and the RF filter 140 is an inputted RF signal. is an RF component for frequency filtering into a desired frequency band, and the radiating element module 160 is an RF component serving to receive and transmit an RF signal.
  • the RF module 200 for an antenna according to the present invention may be defined as another embodiment as follows.
  • the RF module 200 for an antenna is an RF module 200 for an antenna including an analog RF component, and the analog RF component includes an RF filter 140 having at least four outer surfaces and an RF filter (The radiating element module 160 disposed on any one of the outer surfaces of 140 and the analog amplifying elements 146a-1 and 146a on the amplifier board 146 disposed on the other of the outer surfaces of the RF filter 140 -2,146c).
  • the amplifier board 146 may be electrically connected to the main board 120 inside the antenna housings 110 and 130 . More specifically, as will be described later, the amplifier board 146 may be electrically connected to the main board 120 in a socket pin coupling method.
  • the RF filter 140, the radiating element module 160 disposed in front of the RF filter 140, and the RF filter 140 and a reflector 150 disposed between the radiating element module 160 and grounding the radiating element module 160 to the ground (GND) and mediating the radiating heat generated from the RF filter 140 to the outside. can be defined as
  • another embodiment of the RF module 200 for an antenna according to the present invention is stacked with respect to the front surface of the main board 120 installed in the inner space 110S of the antenna housings 110 and 130.
  • the RF filter 140, the radiation element module 160 stacked on the front surface of the RF filter 140, and the RF filter 140 are disposed to cover the ground (GND) role of the radiation element module 160 .
  • It may include a reflector 150 that mediates heat dissipation to the outside of the heat generated from the RF filter 140 side while performing.
  • the reflector 150 may further function as a reflective layer capable of intensively irradiating the radiation signal as described above.
  • the radiating element module 160 is stacked on any one surface (front) of the RF filter 140 , and the amplifier substrate 146 . is disposed on the other of the outer surfaces of the RF filter 140 , and heat generated from the amplifier substrate 146 on which at least one analog amplifying element is mounted is transferred to the RF filter ( After the heat is dissipated through one of the sidewalls of 140 , the final heat may be dissipated to the outside via the reflector 150 .
  • the RF module 200 for an antenna according to the present invention may be detachably coupled to the antenna housing 105 . That is, the RF module 200 for an antenna according to the present invention includes an RF filter 200 , a radiating element module 160 disposed in front of the RF filter 200 , an RF filter 140 and a radiating element module ( 160 , including the reflector 150 disposed between, the RF module 200 for the antenna may be defined as another embodiment that is detachably coupled to the antenna housing 105 .
  • the target to which the RF module 200 for the antenna is detachable is the main board 120 disposed in the inner space 110S of the rear housing 110 among the configuration of the antenna housing 105, and the front housing 130 is It can be detachably coupled as a medium.
  • the RF component having frequency dependence as an RF module and making it detachable to the antenna housing 105 , when a defect or damage to the RF component constituting the antenna device 100 occurs , there is an advantage that maintenance and repair of the antenna device 100 becomes easy by replacing only the RF module 200 for the corresponding antenna.
  • the reflector 150 is disposed to cover the RF filter 140 , the RF filter 140 exposed to protrude outward from the front of the front housing 130 with respect to the inner space 110S of the antenna housing 105 . ) can be arranged to cover the whole. In this way, the RF filter 140 exposed to the front external air (or front space) defined as the front front of the front housing 130 by using the reflector 150 is protected from the external environment, and at the same time as described above, countless times as described above. Since the air flow to the inside and outside is smoothly designed through the many heat dissipation holes 155 , higher front heat dissipation performance can be improved.
  • a plurality of RF filters 140 as shown in FIGS. 11a and 11b, filter body (C1, C2) forming predetermined spaces on one side and the other side in the width direction based on the middle partition 143, respectively ( 141), and a plurality of resonators (DR, not shown) installed in a plurality of cavities (not shown) provided in any one of the predetermined spaces C1 and C2 (refer to reference numeral “C1” in FIG. 11A ), and the An amplifier board 146 disposed in the other one of the predetermined spaces C1 and C2 (refer to reference numeral “C2” in FIG. 11B ), coupled to the female socket part 125 of the main board 120 and electrically connected thereto ) may be included.
  • the filter body 141 is made of a metal material and is manufactured through a die-casting molding method.
  • the plurality of RF filters 140 may be employed and disposed as cavity filters for filtering the frequency band of the output signal versus the input signal through frequency control using a plurality of resonators (DR) installed on the “C1” side of a predetermined space.
  • DR resonators
  • the RF filter 140 is not necessarily limited to the cavity filter, and the ceramic waveguide filter is not excluded as described above.
  • the RF filter 140 has a small thickness in the front-rear direction, which is advantageous in the design of slimming the entire product.
  • the RF filter 140 may consider adopting a ceramic waveguide filter that has an advantageous miniaturization design rather than a cavity filter having a limited front-rear thickness reduction design.
  • the RF filter 140 is used as a heat transfer medium to effectively radiate the heat generated inside the antenna. Accordingly, the use of a cavity filter may be preferred in that heat generated from the RF filter 140 can be transferred to the front of the antenna housing 105 .
  • the plurality of RF filters 140 are in the form of an RF module 200 , out of the limited internal space 110S of the antenna housing 105 to the outside air.
  • the use of a cavity filter may be more preferred in that heat can be radiated through all directions except for the installation surface of the RF filter 140 .
  • a cavity filter is employed as the RF filter 140 in the antenna device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • Antenna device 100 as shown in Figs. 10 to 12b, a conventional RFIC element (not shown) mounted on the front or rear surface of the main board 120, the RF element, PA (Power Amplifier) elements 146a-1 and 146a-2 and LNA (Low Noise Amplifier) elements 146c are separately mounted on the amplifier board 146 of the RF filter 140, and all of the RF filter 140 is removed from outside air.
  • PA Power Amplifier
  • LNA Low Noise Amplifier
  • a radome installed in front of the antenna housing not only becomes an obstacle to the heat dissipation to the front side, but also digital devices or PSUs with a large amount of heat, RF devices (RFIC, PA and LNA devices, etc.)
  • RF devices RFIC, PA and LNA devices, etc.
  • heat concentration occurred inside the antenna housing by being centrally mounted on the main board together with it.
  • heat dissipation efficiency is greatly reduced because the concentrated heat must be concentrated only to the rear side of the antenna housing.
  • a plurality of RF modules 200 are installed in the front independent of the internal space 110S of the antenna housing 105 . installed separately, but installed to be directly exposed to the outside air, and by adding an amplifier board 146 to a part of the sidewall of the RF filter 140 to disperse the RF elements 146a-1, 146a-2, 146c mounted on the conventional main board. By disposing it, heat dissipation is achieved, and the dispersed heat can be dissipated to the outside more quickly.
  • the RF devices may be analog amplification devices, and, as described above, include PA (Power Amplifier) devices 146a-1 and 146a-2, LNA (Low Noise Amplifier) devices 146c, and the like.
  • PA Power Amplifier
  • LNA Low Noise Amplifier
  • the amplifier board 146 has a pair of PA elements 146a-1 and 146-2, which is one of the analog amplification elements, mounted on either side of both surfaces, and an LNA which is one of the analog amplification elements.
  • a device may be mounted, and circulators 146d-1 and 146d-2 decoupling between the two may be circuit-connected.
  • the above-described analog amplification device does not necessarily have to be mounted on only one side of both surfaces of the amplifying unit board 146 , and it goes without saying that the above-described analog amplifying device may be distributedly mounted on both sides of the amplifying unit board 146 according to an embodiment.
  • the amplifier board 146 is separately mounted to the RF filter 140 side, the number of layers of the multi-layered main board 120 can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost of the main board 120 .
  • the amplifier board 146 is installed to be seated inside the other one C2 of the predetermined spaces C1 and C2, and at least the end of the gasket part 146 ′ protrudes toward the rear side of the filter body 141 . It can be seated and installed so that it can be exposed.
  • the plurality of RF filters 140 radiates heat generated from the amplifier substrate 146 from the predetermined space C2 to the outside of the filter body 141. It may further include a filter heat sink panel 148 .
  • a plurality of screw fixing holes 149a are formed around the predetermined space C2 of the filter body 141, and a plurality of screw through holes 149b are formed at the edge of the filter heat sink panel 148,
  • the plurality of fixing screws 149 pass through the plurality of screw through holes 149b from the outside of the filter body 141 and are fastened to the plurality of screw fixing holes 149a, and the filter heat sink panel 148 is the filter It may be fixed to the body 141 .
  • the amplifier substrate 146 installed in the predetermined space C2 of the filter body 141 is provided so that the outer surface thereof is in surface thermal contact with the inner surface of the filter heat sink panel 148 , so that the amplifier substrate 146 is provided. ), heat is conducted through the filter heat sink panel 148 and may be discharged to the outside through the filter heat sink fins 148a integrally formed on the outside.
  • the RF filter 200 for an antenna is disposed between the filter heat sink panel 148 and the amplifier substrate 146 to absorb heat generated from the amplifier substrate 146 . It may further include a heat transfer medium that collects and transfers to the filter heat sink panel 148 .
  • the heat transfer medium may be formed of any one of a vapor chamber or a heat pipe provided to transfer heat through a phase change of a refrigerant flowing in the closed interior.
  • the vapor chamber is preferably employed when the distance between the amplification unit substrate 146, which is a heat source, and the filter heat sink panel 148, is relatively small.
  • the heat pipe is a heat source between the amplifier substrate 146 and the filter heat sink. When the distance between the panel 148 and the panel 148 is relatively large, its adoption may be preferred.
  • the plurality of RF filters 140 are provided on the front surface of the main board 120 using the socket portion 146 ′ formed on the amplifier substrate 146 as shown in FIGS. 10 to 12B and 14 .
  • the filter body 141 is screwed to the front housing 130 using a fixing screw 142 through a plurality of screw through holes 142a formed on the edge of the rear end. By doing so, it can be fixed more stably.
  • the socket part 146 ′ formed on the amplification unit substrate 146 penetrates through the through slit 135 formed on the front surface of the front housing 130 corresponding to the external space to the arm. It has already been described that a foreign substance inflow prevention ring (not shown) may be interposed between the filter body 141 and the front housing 130 in that the socket pin is coupled to the socket part 125 .
  • At least one fixing boss 147 for screw fixing of a plurality of radiating element modules 160 to be described later may be installed as shown in FIGS. 10 to 12B .
  • At least one or more fixed bosses 147 penetrate through the boss through-holes 157 formed in the reflector 150 and are exposed to the front surface of the antenna arrangement unit 151 of the reflector 150, and a plurality of radiating element modules 160 ) is a part to which the element fixing screw 180 for fixing is fastened.
  • At least one or more fixing bosses 147 may be made of a metal material that easily conducts heat. Therefore, the filter body 141 and the fixing boss 147, as described above, are provided with a metal material that facilitates heat conduction. It provides the advantage of easy heat dissipation to the front. Furthermore, in the configuration of the radiating element module 160 to be described later, the radiating director 165 is also made of a metal material that easily conducts heat, so that the front heat dissipation performance can be further improved in terms of expanding the heat dissipation area in the front. This will be described in more detail later.
  • a plurality of radiating element modules 160 are required as an array antenna, and a plurality of radiating element modules 160 are narrow. By generating a narrow directional beam, it is possible to increase the concentration of radio waves in a designated direction. Recently, a plurality of radiating element modules 160, a dipole-type dipole antenna or a patch-type patch antenna are utilized with the highest frequency, and are designed and arranged to be spaced apart to minimize mutual signal interference do. Conventionally, in general, in order to prevent the arrangement design of such a plurality of radiating element modules 160 from being changed by external environmental factors, a radome that protects the plurality of radiating element modules 160 from the outside is essential.
  • the plurality of radiating element modules 160 and the antenna board on which the plurality of radiating element modules 160 are installed are not exposed to the outside air, so a system that occurs due to the operation of the antenna device 100 It had to be very limited in dissipating heat to the outside.
  • the radiating element module 160 of the antenna device 100 are vertically elongated, and a plurality of antennas formed on the front surface of the reflector 150 .
  • the radiating element module cover 161 arranged in the arrangement unit 151, respectively, and the radiating element module cover 161 are arranged in close contact with the rear surface of the cover 161, and are arranged between the antenna arrangement unit 151 and the antenna patch circuit unit 163a. and a printed circuit board 162 for a radiating element on which a feeding line 163b is printed, and a conductive metal material for radiation that is electrically connected to the antenna patch circuit 163a of the printed circuit board 162 for a radiating element.
  • a director 165 may be included.
  • the above-described antenna patch circuit unit 163a as a double polarization patch element that generates either a double polarized wave of ⁇ 45 orthogonal polarization or vertical/horizontal polarization can be printed.
  • the three antenna patch circuit units 163a may be printed to be spaced apart from each other in the vertical direction (longitudinal direction), and each antenna patch circuit unit 163 may be interconnected by a feeding line 163b.
  • the feed line In the conventional antenna device, the feed line must form a separate feed line under the printed circuit board on which the antenna patch circuit unit is mounted. It occupies the lower space of the printed circuit board 162, and there is a problem that acts as an element that prevents direct surface thermal contact between the RF filter 140 and the printed circuit board 162 for the radiating element, but the practice of the present invention
  • the feeding line 163b according to the example is pattern-printed together with the antenna patch circuit unit 163a on the same front surface as the printed circuit board 162 for the radiating element on which the antenna patch circuit unit 163a is pattern-printed, so that the feeding structure is very
  • there is an advantage in that it is possible to secure a coupling space that is in direct surface thermal contact with the RF filter 140 and the printed circuit board 162 for the radiating element.
  • the radiation director 165 is formed of a thermally conductive or conductive metal material and is electrically connected to the antenna patch circuit unit 163a.
  • the radiation director 165 may perform a function of guiding the radiation beam in a forward direction and simultaneously transferring heat generated from the rear of the printed circuit board 162 for a radiation element forward through heat conduction.
  • the radiation director 165 may be made of a metal of a conductive material through which electricity flows well, and may be installed to be spaced apart from each other in front of each of the antenna patch circuit units 163a.
  • the radiation element using the antenna patch circuit unit 163a and the radiation director 165 has been described.
  • the configuration of the radiation director can be omitted, and the height of the dipole antenna is relatively high.
  • the amount of heat dissipation can be increased by dissipating heat to a place farther than the front surface of the reflector 150 .
  • the radiation director 165 may be electrically connected to the antenna patch circuit unit 163a through the director through-hole 164c.
  • the overall size, shape, and installation location of the radiation director 165 may be appropriately designed by measuring the characteristics of the radiation beam emitted from the corresponding antenna patch circuit unit 163a and experimentally or by simulating the corresponding characteristics.
  • the radiation director 165 serves to guide the direction of the radiation beam generated from the antenna patch circuit unit 163a in an omni-directional way to further reduce the beam width of the entire antenna and to improve the characteristics of the side lobe. In addition, it is possible to compensate for the loss due to the patch-type antenna and to perform a heat dissipation function as it is made of a conductive metal.
  • the shape of the radiation director 165 is preferably, but not limited to, an appropriate shape for guiding the direction of the radiation beam in an omni-direction, for example, a circular shape having non-directionality.
  • At least two antenna patch circuit units 163a and the radiation director 165 may constitute one radiation element module 160 .
  • 10 to 12B show an example in which three antenna patch circuit units 163a and a radiating director 165 form one unit radiating element module 160, and the radiating element module for increasing a gain
  • the number of the antenna patch circuit unit 163a and the radiation director 165 may vary. That is, in the RF module 200 for an antenna according to an embodiment of the present invention, a total of three radiation directors 165 are disposed in each RF module 200 so as to secure the maximum gain. However, it is not limited to the number thereof.
  • a through hole 164c is formed in the radiation director 165 , and the radiation director 165 may be electrically connected to the antenna patch circuit unit 163a through the through hole 164c.
  • the radiation director 165 and the antenna patch circuit unit 1163a may be electrically connected via the element fixing screw 180 provided for fixing the filter body 141 to the front surface.
  • the radiating element module cover 161 is injection-molded with a non-conductive plastic material, and on one surface of the radiating element module cover 161, as shown in FIGS. 12A and 12B , the radiating director 165 is A director fixing part 167 to be fitted to the rear surface is provided, and a director fixing protrusion 168 capable of being coupled to the radiating director 165 may be formed to protrude forwardly from the director fixing part 167 .
  • the radiation director 165 may be fixed by being press-fitted into at least one director fixing groove (not shown) formed to be depressed at a position corresponding to the at least one director fixing protrusion 168 .
  • At least one substrate fixing hole 164b for coupling with the RF filter 140 may be formed through the radiating element module cover 161 .
  • the device fixing screw 180 passes through the through hole 164c of the radiating director 165 and the substrate fixing hole 164b of the radiating element module cover 161 through at least one substrate fixing hole 164b, It may be firmly coupled to the antenna arrangement unit 151 of the reflector 150 through the substrate through hole 164a formed in the printed circuit board 162 for the radiating element.
  • At least one reinforcing rib 166 is formed on the front surface of the radiating element module cover 161 to form the exterior of the radiating element module cover 161, and to reinforce the strength of the radiating element module cover 161, which is a plastic material. can do.
  • the RF module 200 having such a configuration uses heat generated from the RF filter 140 corresponding to the front with respect to the front housing 130 through contact with the rear surface of the reflector 150 or the reflector 150 . It can be directly discharged to the outside through the heat dissipation holes 155 formed in the.
  • the RF module assembly 300 for an antenna may be defined as including the RF module 200 implemented in various types of embodiments as follows.
  • a plurality of RF filters 140 detachably coupled to the front surface of the main board 120, a plurality of radiating element modules 160 stacked on the front surface of the plurality of RF filters 140, and a plurality of The reflector ( 150) may be included.
  • the RF module 200 includes a plurality of RF filters 140 spaced apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction and the left and right directions, and a plurality of radiation stacked on the front surface of the plurality of RF filters 140 .
  • the element module 160 and the reflector 150 disposed to partition between the plurality of RF filters 140 and the plurality of radiating element modules 160, and the plurality of RF filters 140, the antenna housing 105 ) may be implemented in a form that is detachably coupled to the front surface of the main board 120 stacked in the inner space 110S of the socket pin coupling method.
  • each of the plurality of RF filters 140 having at least four outer surfaces, and one of the outer surfaces of each of the plurality of RF filters 140 (eg, For example, a plurality of radiating element modules 160 stacked on the front side, and an amplifier substrate ( 146), and a reflector 150 disposed between the plurality and the RF filter 140 and the plurality of radiating element modules 160 to serve as a common ground of the plurality of radiating element modules 160, and at least one
  • the heat generated from the analog amplification device may be implemented in a form in which heat is radiated through one of the sidewalls of the plurality of RF filters 140 and then radiated forward through the reflector 150 .
  • the RF module 200 is detachably coupled to the front surface of the main board 120 , a plurality of RF filters 140 each having at least four outer surfaces, and a plurality of RF filters ( 140) a plurality of radiating element modules 160 stacked on any one surface (eg, front surface) of each of the outer surfaces, and a reflector 150 arranged to cover a plurality of RF filters 140 and , the reflector 150, the plurality of RF filters 140 and the plurality of radiating element modules 160 as well as performing a grounding function between the radiating element module 160 to reflect the electromagnetic wave irradiated from the front to the metal material
  • it may be implemented in a form in which a plurality of heat dissipation holes 155 are formed to discharge heat generated from the plurality of RF filters 140 to the front or to the side.
  • an embodiment of the method for assembling the RF module 200 for an antenna according to the present invention is any one of the one side and the other side of the filter body 140 manufactured by die casting.
  • the amplifier board 146 on which the analog amplification element is mounted is coupled.
  • the printed circuit board 162 for the radiating element of the radiating element module 160 on the reflector 150 . is placed.
  • the radiation director 165 of the radiation element module 160 is attached to the radiation element module cover 161 ), and by electrically connecting the radiation director 165 and the radiation element printed circuit board 162, the assembly of the RF module 200 is completed. It can be combined with the socket pin coupling method on the front side.
  • the interior of the antenna housing 105 in which the main board 120 is installed is installed.
  • the front housing 130 is coupled and fixed to the front end of the rear housing 110 so that the space 110S and the external space are completely partitioned, and then the socket part 146 of the amplifier board 146 of the plurality of RF modules 200 is provided. ') to the female socket part 125 of the main board 120 in such a way that the socket pin is coupled.
  • the antenna Assembly of the device 100 is completed.
  • the antenna device 100 easily displaces the internal system heat of the antenna device 100 in all directions including the front as well as the rear by the area exposed to the outside air due to the deletion of the radome. Since the radiation element module 160 is disposed so as to be exposed to the outside air via the reflector 150, distributed heat dissipation to the front and rear of the antenna device 100 is possible.
  • the present invention provides an RF module for an antenna capable of greatly improving heat dissipation performance by eliminating a radome and disposing of the antenna RF module to the outside of the antenna housing so as to be exposed to the outside air, thereby enabling distributed heat dissipation to the front and rear of the antenna housing, and including the same
  • An antenna device is provided.

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Abstract

본 발명은 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히, 안테나용 RF 모듈은 RF 필터, 상기 RF 필터의 일측에 배치되는 방사소자 모듈, 및 상기 RF 필터의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판을 포함한다. 상기 안테나용 RF 모듈이 복수 개 구비되어 RF 모듈 조립체를 구성하고, 상기 RF 모듈 조립체와 안테나 하우징을 포함하여 안테나 장치를 형성한다. 이에 따르면, 안테나 전방으로의 방열을 방해하는 레이돔이 불필요하고, 안테나 장치의 발열 소자들로부터 발생하는 열을 공간적으로 분리함으로써, 안테나 장치의 전후방으로의 분산 방열이 가능하여 방열 성능이 크게 향상되는 효과를 갖는다.

Description

안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치
본 발명은 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치(RF MODULE, RF MODULE ASSEMBLY AND AN ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래 안테나 장치의 레이돔(radome)이 불필요하고, 방사소자 모듈 및 RF 소자를 안테나 하우징의 전방 외기에 노출시키도록 배치함으로써, 방열 성능을 향상시키고 슬림화 제작이 가능하며 제품의 제조 비용을 절감할 수 있는 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에 사용되는 중계기를 비롯한 기지국 안테나는 다양한 형태와 구조를 가지며, 통상 길이방향으로 직립하는 적어도 하나의 반사판 상에 다수의 방사소자가 적절히 배치되는 구조를 가진다.
최근에는 다중입출력(MIMO; Multiple Input Multiple Output) 기반 안테나에 대한 고성능 요구를 만족함과 동시에, 소형화, 경량화 및 저비용 구조를 달성하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 선형편파 또는 원형편파를 구현하기 위한 패치 타입 방사소자가 적용된 안테나 장치의 경우 통상적으로 플라스틱이나 세라믹 소재의 유전체 기판으로 이루어진 방사소자에 도금을 하고 PCB(인쇄회로기판) 등에 솔더링을 통해 결합하는 방식이 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.
종래 기술에 따른 안테나 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 방사소자(35)가 원하는 방향으로 출력되어 빔 포밍이 용이하도록 빔 출력 방향인 안테나 하우징 본체(10)의 전면 측으로 노출되도록 배열되고, 외부 환경으로부터의 보호를 위하여 레이돔(radome,50)이 안테나 하우징 본체(10)의 전단부에 다수의 방사소자(35)를 사이에 두고 장착된다.
보다 상세하게는, 종래 기술에 따른 안테나 장치(1)는, 전면이 개구된 얇은 직육면체 함체 형상으로 구비되고, 후면에는 다수의 방열핀(11)이 일체로 형성된 안테나 하우징 본체(10)와, 안테나 하우징 본체(10)의 내부 중 후면에 적층 배치된 메인 보드(20) 및 안테나 하우징 본체(10)의 내부 중 전면에 적층 배치된 안테나 보드(30)를 포함한다.
안테나 보드(30)의 전면에는, 패치 타입 방사소자 또는 다이폴 타입의 방사소자들(35)이 실장되고, 안테나 하우징 본체(10)의 전면에는 내부의 각 부품들을 외부로부터 보호하면서 방사소자들(35)로부터의 방사가 원활하게 이루어지도록 하는 레이돔(50)이 설치될 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일 예(1)는, 안테나 하우징 본체(10)의 전방부가 레이돔(50)에 의해 차폐되어 있는 바, 레이돔(50) 자체가 안테나 장치의 전방 방열을 저해하는 요소로 기능하고 있다. 아울러, 방사소자들(35) 또한 RF 신호의 송수신만을 수행하도록 설계되어 있어 방사소자들(35)에서 발생한 열이 전방으로 방출되지 못한다. 이러한 이유로, 안테나 하우징 본체(10)의 내부의 고발열소자에서 발생된 열을 일률적으로 안테나 하우징 본체(10)의 후방으로 배출할 수 밖에 없어 방열 효율이 크게 저하되는 문제가 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 방열 구조 설계에 대한 요구가 높아지고 있다.
또한, 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일 예(1)에 따르면, 레이돔(50)의 부피 및 안테나 보드(30) 전면으로부터 방사소자(35)가 이격된 배치구조가 차지하는 부피로 인해, 인빌딩(in-building) 또는 5G 음영지역에 요구되는 슬림한 사이즈의 기지국의 구현이 매우 어려운 실정이다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이돔을 삭제하고 안테나 RF 모듈이 외기에 노출되도록 안테나 하우징의 외부에 배치함으로써 안테나 하우징의 전후방으로의 분산 방열이 가능하도록 하여 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있는 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 내부에 RF 필터를 안정적으로 보호함과 아울러, 방사소자 및 RF 필터 사이에서 접지 기능을 수행함은 물론, RF 필터 측으로부터 발생한 열을 외부로 용이하게 방열시킴과 동시에 방사소자를 접지(GND)시키는 리플렉터를 포함하는 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈의 일 실시예는, 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈로서, 상기 아날로그 RF 부품은, RF 필터, 상기 RF 필터의 일측에 배치되는 방사소자 모듈 및 상기 RF 필터의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판을 포함하고, 상기 안테나용 RF 모듈은 안테나 하우징의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되도록 배치되되, 상기 RF 필터와 상기 방사소자 모듈 사이에는, 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러 상기 RF 필터에서 발생된 열의 상기 전방 외기로의 방열을 매개하는 리플렉터가 배치된다.
여기서, 상기 아날로그 증폭소자로부터 발생된 열은, 상기 증폭부 기판이 인접하는 상기 RF 필터의 측벽 중 하나를 통해 방열된 후 상기 리플렉터를 매개로 방열될 수 있다.
또한, 상기 리플렉터는, 금속재질로써, 다수의 방열공을 포함하는 메쉬 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 방열공의 크기는, 상기 리플렉터의 내구성 및 방열 특성을 고려하여 설계될 수 있다.
또한, 상기 방열공의 크기는, 상기 RF 필터의 접지(GND) 기능의 유지를 위하여 동작 주파수의 파장을 고려하여 설계될 수 있다.
또한, 상기 방열공의 크기는, 동작 주파수의 1/10 내지 1/20λ 의 범위 내의 크기를 가지도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 RF 필터는, 상기 방사소자 모듈의 전면에 결합되는 필터 바디를 포함하고, 상기 필터 바디의 전면은, 상기 리플렉터의 후면에 표면 열접촉 결합될 수 있다.
또한, 상기 필터 바디의 전단은, 상기 메인 보드가 설치된 안테나 하우징의 전단보다 더 전방으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 리플렉터는, 상기 필터 바디의 전면 전부를 덮도록 형성됨과 아울러, 상기 필터 바디의 측면 부위를 덮도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 안테나 하우징은, 메인 보드가 설치되는 내부 공간을 형성하는 후방 하우징 및 상기 후방 하우징의 전방을 덮도록 배치되되, 상기 내부 공간을 상기 전방 외기와 구획되도록 배치된 전방 하우징을 포함하고, 상기 리플렉터에는, 테두리 부위가 각각 후방으로 절곡되어 상기 RF 모듈의 측부를 감싸면서 보호하는 테두리 절곡판이 형성될 수 있다.
또한, 상기 테두리 절곡판에는, 가장자리를 따라 다수 개소에 이격되게 다수의 스크류 고정홈이 형성되고, 상기 전방 하우징에는, 가장자리를 따라 다수의 스크류 관통홀이 형성되며, 상기 리플렉터는, 상기 다수의 스크류 고정홈 및 스크류 관통홀에 다수의 조립 스크류가 체결되는 동작으로 상기 전방 하우징의 전방에 결합될 수 있다.
또한, 상기 리플렉터에는, 상기 필터 바디의 전면이 표면 열접촉되고, 상기 방사소자 모듈의 배면이 표면 열접촉되도록 안착되는 안테나 배치부가 평면 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈 조립체는, 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈을 포함하되, 상기 아날로그 RF 부품은, 다수의 RF 필터, 상기 다수의 RF 필터 각각의 일측에 배치되는 다수의 방사소자 모듈 및 상기 다수의 RF 필터 각각의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 다수의 증폭부 기판을 포함하고, 상기 안테나용 RF 모듈은 안테나 하우징의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되도록 배치되되, 상기 RF 필터와 상기 방사소자 모듈 사이에는, 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러 상기 RF 필터에서 발생된 열의 상기 전방 외기로의 방열을 매개하는 리플렉터가 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 적어도 하나의 디지털 소자가 전면 또는 후면에 실장된 메인 보드, 상기 메인 보드가 설치되도록 전방이 개구되게 형성된 함체 형상의 안테나 하우징 및 상기 메인 보드와 전기적인 신호 라인을 통해 연결된 RF 모듈 조립체를 포함하고, 상기 RF 모듈 조립체는, 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈을 포함하되, 상기 아날로그 RF 부품은, 다수의 RF 필터, 상기 다수의 RF 필터 각각의 일측에 배치되는 다수의 방사소자 모듈 및 상기 RF 필터 각각의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 다수의 증폭부 기판을 포함하며, 상기 안테나용 RF 모듈은 안테나 하우징의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되도록 배치되되, 상기 RF 필터와 상기 방사소자 모듈 사이에는, 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러 상기 RF 필터에서 발생된 열의 상기 전방 외기로의 방열을 매개하는 리플렉터가 배치된다.
본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 안테나 장치의 발열 소자들로부터 발생하는 열을 공간적으로 분리함으로써 안테나 장치의 전후방으로의 분산 방열이 가능하여 방열 성능이 크게 향상되는 효과를 갖는다.
둘째, 안테나 전방으로의 방열을 방해하는 레이돔이 불필요하므로, 제품의 제조 단가를 크게 절감하는 효과를 가진다.
셋째, 종래 메인 보드 측에 실장되었던 RF 관련 증폭 소자들을 RF 필터와 함께 RF 모듈로 구성하고 안테나 하우징 외부에 배치함으로써, 안테나 장치의 전체적인 방열 성능을 크게 향상시키는 효과를 가진다.
넷째, RF 관련 증폭 소자들을 메인 보드로부터 분리함으로써, 멀티 레이어 보드(Multi-Layer Board)인 메인 보드의 층수가 크게 감소하여 메인 보드의 제조비용이 저감되는 이점이 있다.
다섯째, 주파수 의존성(Frequency Dependence)을 갖는 RF 부품을 RF 모듈로 구성하고, 이를 안테나 하우징에 착탈 가능하도록 함으로써, 안테나 장치를 구성하는 개별 RF 부품의 불량이나 파손이 발생하는 경우, 해당 안테나용 RF 모듈만을 교체함으로써 안테나 장치에 대한 유지, 보수가 용이한 이점이 있다.
여섯째, 안테나 장치의 분산 방열이 가능하므로, 안테나 하우징의 후면에 일체로 형성된 히트싱크(방열핀)의 길이 및 부피를 축소할 수 있어, 전체적으로 제품의 슬림 설계가 용이한 효과를 가진다.
일곱째, 방사소자 모듈 중 전자기파의 방사 기능을 수행하는 방사용 디렉터를 매개로 방열이 가능함에 따라, 안테나 장치의 전면 방열 면적을 극대화할 수 있는 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 안테나 장치의 일 예를 나타낸 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 전방부 사시도 및 후방부 사시도이며,
도 3a 및 도 3b는 도 2의 전방부 분해 사시도 및 후방부 분해 사시도이고,
도 4는 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도 및 그 부분 확대도이며,
도 5는 도 2의 B-B선을 따라 취한 일부 절개 사시도 및 그 부분 확대도이고,
도 6은 도 2의 구성 중 리플렉터를 나타낸 사시도이며,
도 7은 도 2의 구성 중 후방 하우징에 대한 메인 보드의 설치 모습을 나타낸 사시도이고,
도 8은 도 2의 구성 중 메인 보드에 대한 RF 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 9는 도 8의 설치 과정 중 필터 바디가 후방 하우징으로부터 분리된 상태도를 도시한 사시도이고,
도 10은 도 8의 구성 중 RF 모듈을 나타낸 사시도이며,
도 11은 도 10의 C-C선을 따라 취한 단면도로써 내부 모습이 일부 투영된 투영 절개 사시도이고,
도 12a 및 도 12b는 도 10의 RF 모듈을 나타낸 분해 사시도이며,
도 13은 도 10의 RF 모듈의 구성 중 증폭부 기판의 상세도이고,
도 14는 증폭부 기판의 메인 보드에 대한 결합 모습을 나타낸 절개 사시도이며,
도 15는 도 3의 구성 중 메인 보드에 대한 RF 모듈의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 16은 도 3의 구성 중 리플렉터에 대한 방사소자 모듈의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
<부호의 설명>
100: 안테나 장치 105: 안테나 하우징
110: 후방 하우징 110S: 내부 공간
111: 후방 방열핀 120: 메인 보드
125: 암소켓부 128a: 제1발열소자
128b: 제2발열소자 130: 전방 하우징
140: RF 필터 141: 필터 바디
142a: 스크류 관통홀 143: 격벽
146: 증폭부 기판 146’: 수소켓부
146a-1,146a-2: PA 소자 146c: LNA 소자
147: 고정 보스 148: 히트 싱크 패널
149a: 스크류 고정홀 149b: 스크류 관통홀
150: 리플렉터 151: 안테나 배치부
155: 다수의 방열공 157: 보스 관통홀
160: 방사소자 모듈 161: 방사소자 모듈 커버
162: 인쇄회로기판 163a: 안테나 패치회로부
163b: 급전 라인 165: 방사용 디렉터
166: 보강 리브 167: 디렉터 고정부
168: 디렉터 고정돌기부 200: RF 모듈
500: 외측 장착 부재
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치를 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.
본 발명은 종래 안테나 장치의 레이돔(radome)이 필수적으로 구비될 필요가 없고, 안테나 하우징 내부의 메인 보드에 실장되었던 RF 관련 증폭 소자들을 RF 필터와 함께 RF 모듈로 구성함으로써, 안테나 장치의 여러 발열 소자들로부터 발생하는 열을 공간적으로 분리하는 것을 기술적 사상으로 하며, 이하에서는 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치를 도면에 도시된 일 실시예를 기준으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 전방부 사시도(a) 및 후방부 사시도(b)이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 전방부 분해 사시도 및 후방부 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도 및 그 부분 확대도이고, 도 5는 도 2의 B-B선을 따라 취한 일부 절개 사시도 및 그 부분 확대도이며, 도 6은 도 2의 구성 중 리플렉터를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 2 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 안테나 장치의 외관을 형성하는 안테나 하우징(105)을 포함한다. 안테나 하우징(105)은 안테나 장치(100)의 후방 측의 외관을 형성하는 후방 하우징(110)과, 안테나 장치(100)의 전방 측의 외관을 형성하는 전방 하우징(130)을 포함한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 안테나 하우징(105)의 내부 공간(110S)에 밀착 설치된 메인 보드(120)와, 전방 하우징(130)의 전면에 적층 배치되는 안테나용 RF 모듈(Radio Frequency Module)(200)(이하, ‘RF 모듈’이라 약칭한다)을 더 포함한다.
안테나 하우징(105)은, RF 모듈(200)과 결합하여 전체 안테나 장치(1)의 외관을 형성함과 아울러, 미도시 되었으나, 안테나 장치(100)의 설치를 위하여 마련된 지주 폴에 대한 결합을 매개하는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 안테나 장치(100)의 설치 공간의 제약을 받지 않는 한 반드시 안테나 하우징(105)이 지주 폴에 결합되어야 하는 것은 아니고, 건물의 내벽 또는 외벽과 같은 수직 구조물에 직접 벽걸이 타입으로 설치 및 고정되는 것도 가능하다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 경우, 전후 두께를 최소가 되도록 슬림 설계하여, 벽걸이 타입의 설치가 보다 용이하도록 하는 것에 큰 의미를 가지고 있다. 이에 대해서는, 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
안테나 하우징(105)은, 전체적으로 열전도에 따른 방열이 유리하도록 열전도성이 우수한 금속재질로 구비되되, 대략 전후 방향의 두께가 얇은 직육면체 함체 형상으로 형성되고, 후방 하우징(110)의 전면이 개구되게 형성되어 소정의 내부 공간(110S)을 구비함으로써, 도면에 도시되지 않았으나, 디지털 소자(예를 들면, FPGA(Field Programmable Gate Array) 소자 및/또는 PSU(Power Supply Unit) 소자) 등이 실장된 메인 보드(120)의 설치를 매개하는 역할을 수행한다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 후방 하우징(110)의 내측면은 메인 보드(120)의 후면에 실장된 디지털 소자(FPGA 소자 등) 및/또는 PSU 소자 등에 의한 외형 돌출 형상에 형합되는 형상으로 형성될 수 있다. 이는, 메인 보드(120)의 배면과의 열 접촉 면적을 증대시켜 방열 성능을 극대화하기 위함이다.
안테나 하우징(105)의 좌우 양측에는, 도면에 도시되지 않았으나, 현장에서 작업자가 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)를 운송하거나 지주 폴(미도시) 또는 건물의 내벽 또는 외벽에 대하여 수동 장착이 용이하도록 파지할 수 있는 손잡이부가 더 설치될 수 있다.
아울러, 안테나 하우징(105)의 하단부 외측에는, 미도시의 기지국 장치와의 케이블 연결 및 내부 부품의 조율을 위한 각종 외측 장착 부재(500)가 관통 조립될 수 있다. 외측 장착부재(500)는, 적어도 하나 이상의 광케이블 연결 단자(소켓) 형태로 구비되며, 각각의 연결 단자에는 동축 케이블(미도시)의 연결 단자가 상호 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 후방 하우징(110)의 배면에는 다수의 후방 방열핀(111)이 소정 패턴 형상을 가지도록 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 후방 하우징(110)의 내부 공간(110S)에 설치된 메인 보드(120)로부터 생성된 열은 다수의 후방 방열핀(111)을 통해 후방으로 직접 방열될 수 있다.
다수의 후방 방열핀(111)은, 좌우 폭 가운데 부분을 기준으로 좌측단 및 우측단으로 갈수록 상향 경사지게 배치되어(도 2의 (b) 참조), 후방 하우징(110)의 후방으로 방열되는 열이 각각 후방 하우징(110)의 좌측 및 우측 방향으로 분산된 상승기류를 형성하여 보다 신속하게 열이 분산되도록 설계될 수 있다.
그러나, 후방 방열핀(111)의 형상이 반드시 이에 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니다. 가령, 도면에 도시되지 않았으나, 후방 하우징(110)의 배면 측에 송풍팬 모듈(미도시)이 구비된 경우에는, 송풍팬 모듈에 의하여 방열된 열이 보다 신속하게 배출되도록, 후방 방열핀(111)은 가운데에 배치된 송풍팬 모듈에서 각각 좌측단 및 우측단으로 평행되게 형성되는 것이 채택될 수 있다.
또한, 도시되어 있지는 않지만, 다수의 후방 방열핀(111) 일부에는, 안테나 장치(1)를 지주 폴(미도시)에 결합하기 위한 클램핑 장치(미도시)가 결합되는 마운팅부(미도시)가 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 클램핑 장치는, 그 선단부에 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)를 좌우 방향으로 로테이팅 회동시키거나 상하 방향으로 틸팅 회동시켜, 안테나 장치(100)의 방향성을 조절하기 위한 구성일 수 있다.
그러나, 마운팅부에 반드시 안테나 장치(100)를 틸팅 및 로테이팅 회동시키기 위한 클램핑 장치가 결합되어야만 하는 것은 아니다. 예를 들면, 안테나 장치(100)를 건물의 내벽 또는 외벽에 벽걸이 타입으로 설치하는 경우, 마운팅부에는 벽걸이 타입으로 결합하기 용이한 걸쇠 플레이트 형상의 클램프 패널이 결합되는 것도 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
RF 모듈(200)은, RF 필터(140)와, 방사소자 모듈(160) 및 증폭기 기판(146)을 포함할 수 있다. 아울러, RF 모듈(200)은, 방사소자 모듈(160)의 접지(GND) 역할을 수행하는 리플렉터(150)를 더 포함할 수 있다. 다만, 리플렉터(150)는, 방사소자 모듈(160)의 접지 역할만을 수행하는 것은 아니고, 후술하는 안테나 하우징(105) 중 전방 하우징(130)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 대하여 노출된 RF 필터(140)를 외부로부터 보호하는 역할도 수행할 수 있다.이트 형상의 클램프 패널이 결합되는 것도 가능하다.
이와 같은 구성으로 이루어진 RF 모듈(200)은, 도 2 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 안테나 하우징(105) 중 전방 하우징(130)을 매개로 메인 보드(120)의 전면에 적층 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, RF 필터(140)는, 복수 개로 구비되어 안테나용 RF 모듈 조립체의 일 구성을 이룬다.
여기서, RF 필터(140)는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 좌우방향으로 총 8개가 인접하게 배열됨과 아울러, 이와 같은 다수의 RF 필터(140)가 상하방향으로 각각 총 4열 배치된 것을 채택하고 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그 배열 위치 및 RF 필터(140)의 개수는 다양하게 설계 변형될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 RF 필터(140)는, 일측에 소정의 공간(Cavity)이 형성되고, 상기 공간 내에 DR(Dielectric Resonator) 또는 금속성 공진봉으로 구성된 공진기가 구비된 캐비티 필터인 것을 예시로 설명하고 있다. 그러나, RF 필터(140)는 이에 한정하지 않고 유전체 필터 등 다양한 필터가 채택될 수 있다.
아울러, 다수의 방사소자 모듈(160)은, 다수의 RF 필터(140) 각각의 개수에 대응되게 결합되고, 방사소자 모듈(160) 각각은 2T2R을 구현한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 총 64T64R가 구현된 모델을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, RF 모듈(200)은, 상술한 바와 같이, 다수의 RF 필터(140)를 덮도록 배치되되, 다수의 방사소자 모듈(160)의 접지 역할을 수행하는 리플렉터(150)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 리플렉터(150)는 금속 재질로 이루어짐이 바람직하다.
여기서, 리플렉터(150)는, 방사소자 모듈(160)의 반사층으로서의 기능을 더 수행할 수 있다. 따라서, 리플렉터(150)는, 방사소자 모듈(160)로부터 출력되는 RF 신호를 지향 방향에 해당하는 방향으로 반사하여 RF 신호를 집중시킬 수 있다.
아울러, 리플렉터(150)는, 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈(200)에 특유한 기능으로써, 안테나 장치로부터 발생되는 시스템 열의 외기에 대한 방열 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 리플렉터(150)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 다수의 방열공(155)이 천공된 메쉬(mesh) 형태로 형성될 수 있다. 다수의 방열공(155)은, 리플렉터(150)의 내외부를 연통시키는 역할을 하는 구성으로써, 리플렉터(150)의 후방 공간에 위치된 RF 필터(140)로부터 생성된 열을 리플렉터(150)의 외부로 배출시키는 열 배출공 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치(100)의 방열에 외기를 적극적으로 이용할 수 있게 된다.
한편, 상기 방열공(155)의 크기는 리플렉터(150)의 내구성, 방열 특성을 시뮬레이션하여 적절히 설계될 수 있으며, 특히, 방열공(155)들의 크기는 원활한 접지(GND) 기능의 유지를 위하여 동작 주파수의 파장을 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들면, 방열공(155)들의 크기는 상기 동작 주파수의 1/10λ 내지 1/20λ 의 범위 내의 크기를 가지도록 설정될 수 있다.
여기서, 간격 1/10λ는 방사소자 모듈(160)의 충분한 접지(GND) 역할을 수행하기 위한 상한 임계치로서의 의미가 있고, 간격 1/20λ는 리플렉터(150)의 방열공(155)을 통한 최소한의 외기 유동을 확보하기 위한 하한 임계치로서의 의미가 있다.
그러므로, 방열공(155)의 크기는, 동작 주파수의 1/20λ 보다는 크고, 동작 주파수의 1/10λ 보다는 작은 범위를 가지도록 형성됨이 바람직하다.
특히, 리플렉터(150)는, 접지(GND) 기능 측면에서, 다수의 RF 필터(140)과 다수의 방열소자 모듈(160) 사이에 단수 개로 구비되어, 공통 접지(common ground) 기능을 수행하는 구성으로 정의될 수 있다.
보다 상세하게는, 리플렉터(150)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 다수의 RF 필터(140)의 전단에 적층되는 4각의 금속 판체 형상으로 형성될 수 있다. 리플렉터(150)의 전면에는, 후술하는 방열소자 모듈(160) 각각이 안착되는 안테나 배치부(151)가 평면 형태로 RF 필터(140)의 위치에 대응되게 형성될 수 있다. 여기서, 안테나 배치부(151)가 평면 형태로 형성됨으로써, 후방의 RF 필터(140)의 구성 중 필터 바디(141)의 전면이 표면 열접촉되고, 전방의 방사소자 모듈(160)의 배면이 표면 열접촉되도록 안착됨으로써, 열전도 방식에 의한 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 리플렉터(150)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 테두리 부위가 각각 후방으로 절곡되어 전방 하우징(130)의 전면에 결합된 다수의 RF 필터(140)의 측부를 감싸면서 보호하는 테두리 절곡판(154)이 형성되고, 테두리 절곡판(154)의 가장자리를 따라 다수 개소에 이격되게 다수의 스크류 고정홈(153)이 형성되며, 다수의 스크류 고정홈(153)과 전방 하우징(130)의 가장자리를 따라 형성된 다수의 스크류 관통홀(133)에 다수의 조립 스크류(도면부호 미표기)가 체결되는 동작으로 전방 하우징(130)의 전방에 결합될 수 있다.
안테나용 RF 모듈(200)은, 도 2 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 안테나 하우징(105)에 착탈 결합될 수 있다. 안테나용 RF 모듈(200)은 전방 하우징(130)과 볼팅 결합(또는 스크류 결합) 등을 통해 물리적으로 체결될 수 있고, 안테나용 RF 모듈(200)을 구성하는 증폭부 기판(146)이 메인 보드(120)에 소켓 핀 결합 방식으로 착탈될 수 있다. 구체적으로 증폭부 기판(146)에는 후술할 도 11a의 수소켓부(146’)가 구비되고, 메인 보드(120)의 전면에는 증폭부 기판(146)의 수소켓부(146’)가 소켓 핀 결합되는 암소켓부(125)가 구비될 수 있다. 증폭부 기판(146)의 구체적인 구성 및 기능에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
전방 하우징(130)은, 도 3a 및 도 3b에 참조된 바와 같이, 안테나 하우징(105)의 내부 공간(110S)에 설치되어 안착된 메인 보드(120)와 그 전면에 적층 배치된 RF 모듈(200) 사이를 구획하는 역할을 수행한다. 또한, 전방 하우징(130)은 안테나 하우징(105) 측의 내부 공간(110S)과 그 이외의 공간이 구별되도록 구획 구비됨으로써, 안테나 하우징(105) 측의 내부 공간(110S)에 생성된 열이 RF 필터(140) 측으로 영향을 미치지 않도록 열적 차단 및 분리 기능을 수행할 수 있다.
여기서, '열적 차단'이라는 의미는, 전방 하우징(130)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기(또는 전방 공간) 상에 위치된 RF 모듈(200)로부터 발생한 열이 전방 하우징(130)의 배면 공간(즉, 후방 하우징(110)의 내부 공간(110S)) 측으로의 열 침입을 차단하는 것으로 이해하는 것이 바람직하고, '열적 분리'라는 의미는, 애초 후방 하우징(110)의 내부 공간(110S)에 적층된 메인 보드(120)의 전면과 배면에 집중 분산 실장된 다수의 발열 소자 중 일부를 분리하여 후방 방열 뿐만 아니라 전방 방열이 가능하도록 열적 구성을 분리 배치한 것으로 이해하는 것이 바람직하다.
또한, 안테나 장치 및 이에 포함된 부품이나 장비를 제조하는 수많은 제조자들이 존재하는 현재의 시장 상황에서, RF 모듈(200)만을 제조하는 제조자 입장에서는, 미리 다수의 RF 모듈(200)들을 전방 하우징(130)에 가조립한 상태로, 또는 가조립이 가능한 모듈 단위로 유통 및 판매가 가능하게 됨에 따라 새로운 시장 환경을 구축할 수 있는 이점이 있다.
전방 하우징(130)에는, 리플렉터(150)의 스크류 고정을 위한 다수의 스크류 관통홀(133)이 가장자리를 따라 다수 개소에 형성될 수 있다. 또한, 전방 하우징(130)에는, RF 필터(140)의 증폭부 기판(146)에 형성된 수소켓부(146’)가 각각 관통하여 메인 보드(120)의 암소켓부(125)에 소켓 핀 결합되기 위한 적어도 관통 슬릿(135)이 형성될 수 있다.
여기서, 전방 하우징(130)의 후면 테두리부와 후방 하우징(110)의 전면 테두리부 사이에는, 상술한 리플렉터(150)의 방열공(155)을 통해 외부로 노출된 상태이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)가 건물 외부(즉, 실외)에 설치될 경우 우천 시의 빗물이 스며들 수 있는 바, 빗물 등의 유입을 방지하기 위한 방수 개스킷링(미도시)이 개재될 수 있다. 또한, 전방 하우징(130)에 관통된 다수의 관통 슬릿(135)의 전면 및 후면에는 이를 관통하는 증폭부 기판(146)의 수소켓부(146')를 외부로부터 보호하고, 그 사이를 통하여 빗물 등의 이물질이 후방 하우징(110)의 내부 공간(110S) 측으로 유입되는 것을 방지하는 이물질 유입 방지링(미도시)이 각각 개재될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 메인 보드(120)와 RF 필터(140) 간 소정의 전기적인 신호 라인을 구축함에 있어서 간단한 소켓 핀 결합 방식을 채택함으로써, 종래 RF 필터(140)와 메인 보드(120) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 별도의 동축 커넥터(DCC, Direct Coaxial Connector)를 이용할 필요가 없으므로, 제품의 제조 단가를 크게 절감하는 이점을 제공한다.
다만, 여기서의 RF 필터(140)의 소켓 핀 결합 방식의 채택은 전기적인 결합 측면에서 유효한 효과를 창출하는 것으로 이해될 것이고, 물리적인 결합 측면에서 RF 필터(140)의 임의 유동을 방지하기 위해, 다수의 스크류 체결 방식을 추가 채택하는 것도 가능함은 당연할 것이다. 예를 들면, 후술하는 도 12a 및 도 12b에 참조된 바와 같이, RF 필터(140)의 구성 중 필터 바디(141)의 후단부 가장자리에 형성된 다수의 스크류 관통홀(142a)을 통해 고정스크류(142)를 이용한 전방 하우징(130)에 대한 스크류 체결 방식으로 보다 견고한 고정 효과를 창출할 수 있다.
도 7은 도 2의 구성 중 후방 하우징에 대한 메인 보드의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 8은 도 2의 구성 중 메인 보드에 대한 RF 모듈 조립체의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 9는 도 8의 설치 과정 중 필터 바디가 후방 하우징으로부터 분리된 상태도를 도시한 사시도이며, 도 10은 도 8의 구성 중 RF 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 10의 C-C선을 따라 취한 단면도로써 내부 모습이 일부 투영된 투영 절개 사시도이며, 도 12a 및 도 12b는 도 10의 RF 모듈을 나타낸 분해 사시도이고, 도 13은 도 10의 RF 모듈의 구성 중 증폭부 기판의 상세도이며, 도 14는 증폭부 기판의 메인 보드에 대한 결합 모습을 나타낸 절개 사시도이고, 도 15는 도 3의 구성 중 메인 보드에 대한 RF 모듈의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 16은 도 3의 구성 중 리플렉터에 대한 방사소자 모듈의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예는, RF 필터(140)와, RF 필터(160)의 일측에 배치되는 방사소자 모듈(160)과, RF 필터(140)의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판(146)을 포함할 수 있다.
여기서, RF 필터(140)는, 적어도 4개의 외측면을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, RF 필터(140)는, 4개의 외측면을 가질 경우 사면체로 구비되고, 5개의 외측면을 가질 경우 오면체로 구비되며, 6개의 외측면을 가질 경우 육면체로 구비되는 것을 모두 포함한다. 그러므로, 이하에서, RF 필터(140)의 '일측' 및 '타측'이라는 용어를 사용할 경우, '일측' 및 '타측'의 의미는 적어도 4개의 외측면 중 어느 한 면 및 그 한 면을 제외한 다른 한 면을 지칭하는 것으로서, 물리적으로 완전한 상호 반대 면을 지시하는 개념이 아니라, 어느 한 면 및 그 한 면을 제외한 다른 면들 중 한 면을 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 다른 실시예는, 도 2 내지 도 5에 참조된 바와 같이, RF 필터(140)에서 발생한 열과 아날로그 증폭소자에서 발생한 열은 서로 다른 방향으로 방열되는 실시예로 정의될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)은, 증폭부 기판(146)이 RF 필터(140)의 내부에 배치되는 구성인 점에서, 실질적으로 RF 모듈(200)의 외형은 RF 필터(140) 및 그 전단부에 구비되는 방사소자 모듈(160)에 의하여 구성될 수 있는 실시예로 다르게 정의될 수 있음은 당연하다.
또한, RF 모듈(200)은, 아날로그 RF 부품들의 집합체로써, 가령, 증폭부 기판(146)은 RF 신호를 증폭시키는 아날로그 증폭소자가 실장된 RF 부품이고, RF 필터(140)는 입력된 RF 신호를 원하는 주파수 대역으로 주파수 필터링하기 위한 RF 부품이며, 방사소자 모듈(160)은 RF 신호를 수신 및 송신하는 역할을 수행하는 RF 부품이다.
그러므로, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)은, 또 다른 실시예로써 다음과 같이 정의될 수 있다.
본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)은, 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈(200)로서, 아날로그 RF 부품은, 적어도 4개의 외측면을 가지는 RF 필터(140)와, RF 필터(140)의 외측면 중 어느 한 면에 배치되는 방사소자 모듈(160)과, RF 필터(140)의 외측면 중 다른 한 면에 배치되는 증폭부 기판(146) 상의 아날로그 증폭소자(146a-1,146a-2,146c)를 포함한다.
여기서, 증폭부 기판(146)은, 안테나 하우징(110,130) 내부의 메인 보드(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 후술하는 바와 같이, 증폭부 기판(146)은, 메인 보드(120)와 소켓 핀 결합 방식으로 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 또 다른 실시예는, RF 필터(140)와, RF 필터(140) 의 전면에 배치되는 방사소자 모듈(160)과, RF 필터(140)와 방사소자 모듈(160) 사이에 배치되어 방사소자 모듈(160)을 접지(GND)함과 아울러, RF 필터(140)에서 발생된 열의 외부로의 방열을 매개하는 리플렉터(150)를 포함하는 개념으로 정의될 수 있다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 또 다른 실시예는, 안테나 하우징(110,130)의 내부 공간(110S)에 설치된 메인 보드(120)의 전면에 대하여 적층 배치된 RF 필터(140)와, RF 필터(140)의 전면에 적층 배치되는 방사소자 모듈(160)과, RF 필터(140)를 덮도록 배치되되, 방사소자 모듈(160)의 접지(GND) 역할을 수행함과 아울러 RF 필터(140) 측으로부터 발생된 열의 외부로의 방열을 매개하는 리플렉터(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 리플렉터(150)는, 상술한 바와 같이, 방사 신호의 집중 조사를 도모할 수 있는 반사층으로서의 기능을 더 수행할 수 있음은 당연하다.
특히, RF 필터(140)가 적어도 4개의 외측면을 가지는 것으로 전제할 때, 방사소자 모듈(160)은 RF 필터(140)의 어느 한 면(전면)에 적층 배치되고, 증폭부 기판(146)은 RF 필터(140)의 외측면 중 다른 한 면에 배치되어, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판(146)으로부터 발생된 열은, 증폭부 기판(146)에 인접하는 RF 필터(140)의 측벽 중 하나를 통해 방열된 후 리플렉터(150)를 매개로 외부로 최종 방열될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 또 다른 실시예는, 안테나 하우징(105)에 착탈 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)은, RF 필터(200)와, RF 필터(200)의 전면에 배치되는 방사소자 모듈(160)과, RF 필터(140)와 방사소자 모듈(160) 사이에 배치된 리플렉터(150)를 포함하고, 안테나용 RF 모듈(200)은 안테나 하우징(105)에 착탈 가능하도록 결합되는 또 다른 실시예로 정의될 수 있다. 구체적으로, 안테나용 RF 모듈(200)이 착탈되는 대상은 안테나 하우징(105)의 구성 중 후방 하우징(110)의 내부 공간(110S)에 배치된 메인 보드(120)이고, 전방 하우징(130)을 매개로 착탈 결합될 수 있다.
이에 따르면, 주파수 의존성 (Frequency Dependence)을 갖는 RF 부품을 RF 모듈로 구성하고, 이를 안테나 하우징(105)에 착탈 가능하도록 함으로써, 안테나 장치(100)를 구성하는 RF 부품의 불량이나 파손이 발생하는 경우, 해당 안테나용 RF 모듈(200)만을 교체함으로써 안테나 장치(100)에 대한 유지, 보수가 용이해지는 이점이 있다.
또한, 리플렉터(150)는, RF 필터(140)을 덮도록 배치되되, 안테나 하우징(105)의 내부 공간(110S)을 기준으로 전방 하우징(130)의 전방 외측으로 돌출되게 노출된 RF 필터(140)를 전부 덮도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 리플렉터(150)를 이용하여 전방 하우징(130)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기(또는 전방 공간)으로 노출된 RF 필터(140)를 외부 환경으로부터 보호함과 동시에, 상술한 바와 같이 무수히 많은 방열공(155)을 통해 내외부로의 공기 유동이 원활하게 설계됨으로써 보다 높은 전방 방열 성능 향상을 도모할 수 있게 된다.
한편, 상술한 다양한 실시예로 구현되는 RF 모듈(200)이 복수 개로 구비됨으로써 후술하는 안테나용 RF 모듈 조립체(300)를 구성할 수 있다.
다수의 RF 필터(140)는, 도 11a 및 도 11b에 참조된 바와 같이, 가운데의 격벽(143)을 기준으로 폭방향 일측과 타측에 각각 소정의 공간(C1,C2)을 형성하는 필터 바디(141)와, 상기 소정의 공간(C1,C2) 중 어느 하나(도 11a의 도면부호 “C1” 참조)에 마련된 다수의 캐비티(미도시)에 설치된 다수의 공진기(DR, 미도시)와, 상기 소정의 공간(C1,C2) 중 다른 하나(도 11b의 도면부호 “C2” 참조)에 배치되고, 메인 보드(120)의 암소켓부(125)에 결합되어 전기적으로 연결되는 증폭부 기판(146)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 필터 바디(141)는 금속재질로써, 다이캐스팅 성형 공법을 통해 제조된다.
다수의 RF 필터(140)는, 소정의 공간 중 “C1” 측에 설치된 다수의 공진기(DR)를 이용한 주파수 조절을 통해 입력 신호 대비 출력 신호의 주파수 대역을 필터링하는 캐비티 필터로 채용되어 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 RF 필터(140)가 캐비티 필터로 한정되는 것은 아니고, 상술한 바와 같이 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)를 배제하는 것은 아니다.
RF 필터(140)는, 전후 방향의 두께가 작은 것이 제품 전체의 슬림화구현 설계에 있어서 유리하다. 이와 같은 제품의 슬림화 설계 측면에서, RF 필터(140)는 전후 방향 두께의 축소 설계가 제한적인 캐비티 필터보다는 소형화 설계가 유리한 세라믹 도파관 필터의 채택이 고려될 수 있다. 하지만, 5G 주파수 환경에서 요구되는 기지국 안테나의 고출력 성능을 만족하기 위해서는 그에 수반하는 안테나 방열 문제를 필연적으로 해결하여야 하고, 안테나 내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위해 RF 필터(140)를 열전달 매개체로 활용하여 RF 필터(140)에서 발생한 열을 안테나 하우징(105)의 전방으로 전달할 수 있다는 점에서 캐비티 필터의 채용이 선호될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, 다수의 RF 필터(140)는 RF 모듈(200)의 형태로 안테나 하우징(105)의 한정된 내부 공간(110S)으로부터 벗어나 외기에 직접 노출되도록 설치되는 점에서, RF 필터(140)의 설치면을 제외한 사방을 통하여 방열이 가능한 점에서 캐비티 필터의 채용이 더 선호될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에서 RF 필터(140)로 캐비티 필터를 채용되는 것을 예시로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 10 내지 도 12b에 참조된 바와 같이, 종래 메인 보드(120)의 전면 또는 후면에 실장된 RF 소자였던 RFIC 소자(미도시), PA(Power Amplifier) 소자(146a-1,146a-2) 및 LNA(Low Noise Amplifier) 소자(146c)들을 RF 필터(140)의 증폭부 기판(146)으로 분리 실장하고, RF 필터(140) 전부를 외기에 노출되도록 설치함으로써, 방열 성능을 크게 향상시키는 이점을 제공한다.
즉, 종래에는 안테나 하우징의 전방에 설치된 레이돔(radome)이 전방 측으로의 방열을 저해하는 장애요소가 될 뿐 아니라, 발열량이 큰 디지털 소자나 PSU을, RF 소자(RFIC, PA 및 LNA 소자 등)들과 함께 메인 보드에 집중 실장됨으로써 안테나 하우징의 내부에서 열 집중이 발생하는 문제가 있었다. 또한, 상기 집중된 열을 오직 안테나 하우징의 후방 측으로만 집중 방열하여야 하여 방열 효율이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 경우, 도 13에 참조된 바와 같이, 다수의 RF 모듈(200)을 안테나 하우징(105)의 내부 공간(110S)과는 무관한 전방으로 분리 설치하되 외기에 직접 노출되도록 설치하고, RF 필터(140)의 측벽 일부에 증폭부 기판(146)을 추가하여 종래 메인 보드에 실장된 RF 소자들(146a-1,146a-2,146c)을 분산 배치함으로써 열적 분산을 도모하고, 분산된 열을 보다 신속하게 외부로 방열할 수 있게 된다.
여기서, 상기 RF 소자들은 아날로그 증폭소자일 수 있으며, 상술한 바와 같이, PA(Power Amplifier) 소자(146a-1,146a-2), LNA(Low Noise Amplifier) 소자(146c) 등을 포함한다.
보다 상세하게는, 증폭부 기판(146)은, 양면 중 어느 한 면에 아날로그 증폭소자 중 하나인 한 쌍의 PA 소자(146a-1,146-2)가 실장 배치됨과 아울러, 아날로그 증폭소자 중 하나인 LNA 소자가 실장 배치될 수 있고, 양자 사이를 디커플링시키는 서큘레이터(146d-1,146d-2)가 회로 연결될 수 있다.
그러나, 반드시 증폭부 기판(146)의 양면 중 어느 한 면에만 상술한 아날로그 증폭소자가 실장되어야 하는 것은 아니고, 실시예에 따라서는 증폭부 기판(146)의 양면에 분산 실장 배치될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
또한, 증폭부 기판(146)이 RF 필터(140) 측으로 분리 실장됨으로써, 멀티 레이어로 이루어진 메인 보드(120)의 층수를 감소시킬 수 있는 점에서, 메인 보드(120)의 제조단가를 저감시키는 이점을 제공한다.
증폭부 기판(146)은, 소정의 공간(C1,C2) 중 다른 하나(C2)의 내부에 안착되도록 설치되되, 적어도 수소켓부(146’)의 단부가 필터 바디(141)의 후면 측으로 돌출되어 노출될 수 있도록 안착 설치될 수 있다.
한편, 다수의 RF 필터(140)는, 도 10 내지 도 12b에 참조된 바와 같이, 증폭부 기판(146)으로부터 발생한 열을 상기 소정의 공간(C2)으로부터 필터 바디(141)의 외부로 방열시키는 필터 히트 싱크 패널(148)을 더 포함할 수 있다.
필터 바디(141)의 소정의 공간(C2) 주변에는 다수의 스크류 고정홀(149a)이 형성됨과 아울러, 필터 히트 싱크 패널(148)의 테두리 부위에는 다수의 스크류 관통홀(149b)이 형성되고, 다수의 고정 스크류(149)가 필터 바디(141)의 외측에서 다수의 스크류 관통홀(149b)을 관통하여 다수의 스크류 고정홀(149a)에 체결되는 동작으로, 필터 히트 싱크 패널(148)이 필터 바디(141)에 고정될 수 있다.
여기서, 필터 바디(141)의 소정의 공간(C2) 내부에 설치된 증폭부 기판(146)은 외측면이 필터 히트 싱크 패널(148)의 내측면에 표면 열접촉되도록 구비됨으로써, 증폭부 기판(146)으로부터 생성된 열이 필터 히트 싱크 패널(148)을 통하여 열전도됨과 아울러, 그 외부에 일체로 형성된 필터히트 싱크핀(148a)들을 통하여 외부로 방출될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안테나용 RF 필터(200)는, 도면에 도시되지 않았으나, 필터 히트 싱크 패널(148)과 증폭부 기판(146) 사이에 배치되어 증폭부 기판(146)으로부터 발생된 열을 포집하여 필터 히트 싱크 패널(148)로 전달하는 열전달 매개체를 더 포함할 수 있다.
열전달 매개체는, 폐쇄된 내부에서 유동되는 냉매의 상변화를 통하여 열을 전달하도록 구비된 베이퍼 챔버(Vapor chamber) 또는 히트 파이프(Heat-pipe) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 베이퍼 챔버는 열원인 증폭부 기판(146)가 필터 히트 싱크 패널(148)과의 사이 거리가 상대적으로 작은 경우 그 채용이 선호되고, 반대로 히트 파이프는 열원인 증폭부 기판(146)과 필터 히트 싱크 패널(148)과의 사이 거리가 상대적으로 큰 경우 그 채용이 선호될 수 있다.
다수의 RF 필터(140)는, 도 10 내지 도 12b 및 도 14에 참조된 바와 같이, 증폭부 기판(146)에 형성된 수소켓부(146’)를 이용하여 메인 보드(120)의 전면에 구비된 암소켓부(125)에 착탈 결합됨과 아울러, 필터 바디(141)의 후단부 가장자리에 형성된 다수의 스크류 관통홀(142a)을 통해 고정스크류(142)를 이용하여 전방 하우징(130)에 스크류 체결시킴으로써 보다 안정적으로 고정될 수 있다. 여기서, 증폭부 기판(146)에 형성된 수소켓부(146’)는, 도 14에 참조된 바와 같이, 외부 공간에 해당하는 전방 하우징(130)의 전면에 형성된 관통 슬릿(135)을 관통하여 암소켓부(125)에 소켓 핀 결합되는 점에서, 필터 바디(141)와 전방 하우징(130) 사이에는 미도시의 이물질 유입 방지링이 개재될 수 있음은 이미 설명하였다.
한편, 필터 바디(141)의 전면에는, 도 10 내지 도 12b에 참조된 바와 같이, 후술하는 다수의 방사소자 모듈(160)의 스크류 고정을 위한 적어도 하나 이상의 고정 보스(147)가 설치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 고정 보스(147)는, 리플렉터(150)에 형성된 보스 관통홀(157)을 관통하여 리플렉터(150)의 안테나 배치부(151)의 전면으로 관통 노출되고, 다수의 방사소자 모듈(160)을 고정시키는 소자 고정 스크류(180)가 체결되는 부위이다.
여기서, 적어도 하나 이상의 고정 보스(147)는 열전도가 용이한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 그러므로, 필터 바디(141) 및 고정 보스(147)는, 상술한 바와 같이, 열전도가 용이한 금속 재질로 구비되는 바, 제한적으로나마 필터 바디(141)로부터 생성된 열이 레이돔(radome)이 삭제된 전방으로의 방열이 용이한 이점을 제공한다. 나아가, 후술하는 방사소자 모듈(160)의 구성 중 방사용 디렉터(165) 또한 열전도가 용이한 금속 재질로 구비되어, 전방에서의 방열 면적이 확장되는 측면에서 전방 방열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 대해서는, 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
빔포밍(Beamforming)의 구현을 위해서는, 도 2 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 배열 안테나(Array antenna)로써 다수의 방사소자 모듈(160)이 필요하고, 다수의 방사소자 모듈(160)은 좁은 방향성 빔(narrow directional beam)을 생성하여 지정된 방향으로의 전파 집중을 증가시킬 수 있다. 최근 다수의 방사소자 모듈(160)은, 다이폴 타입의 다이폴 안테나(Dipole antenna) 또는 패치 타입의 패치 안테나(Patch antenna)가 가장 높은 빈도로 활용되고 있으며, 상호간의 신호 간섭이 최소화되도록 이격되게 설계 배치된다. 종래에는, 일반적으로 이와 같은 다수의 방사소자 모듈(160)들의 배열 설계가 외부 환경 요인에 의하여 변경되지 않도록 하기 위하여 다수의 방사소자 모듈(160)들을 외부로부터 보호하는 레이돔(radome)을 필수 구성으로 하였다. 따라서, 레이돔이 덮고 있는 면적 부분에 한해서는 다수의 방사소자 모듈(160) 및 다수의 방사소자 모듈(160)이 설치되는 안테나 보드가 외기에 노출되지 않아 안테나 장치(100)의 동작으로 인하여 발생하는 시스템 열을 외부로 방열함에 있어서 매우 제한적일 수 밖에 없었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 방사소자 모듈(160)은, 도 10 내지 도 12b에 참조된 바와 같이, 상하로 길게 형성되고, 리플렉터(150)의 전면에 형성된 다수의 안테나 배치부(151)에 각각 배열되는 방사소자 모듈 커버(161)와, 방사소자 모듈 커버(161)의 배면부에 밀착 배치되되, 안테나 배치부(151)와의 사이에 배치되고, 안테나 패치회로부(163a) 및 급전 라인(163b)이 인쇄 형성된 방사소자용 인쇄회로기판(162)과, 도전성 금속재질로 형성되고, 방사소자용 인쇄회로기판(162)의 안테나 패치회로부(163a)와 전기적으로 연결되는 방사용 디렉터(165)를 포함할 수 있다.
방사소자용 인쇄회로기판(162)의 전면에는, 직교하는 ±45 편파 또는 수직/수평 편파 중 어느 하나의 이중편파를 발생시키는 이중편파 패치 소자로써 상술한 안테나 패치회로부(163a)가 인쇄 형성될 수 있다. 안테나 패치회로부(163a)는 3개가 각각 상하 방향(길이방향)으로 이격되게 인쇄 형성될 수 있고, 각각의 안테나 패치회로부(163)는 급전 라인(163b)에 의하여 상호 연결될 수 있다.
종래 안테나 장치에서 급전라인은 안테나 패치회로부가 실장되는 인쇄회로기판의 하부에서 별도의 급전 선로를 형성하여야 하므로, 이를 위해 다수의 관통홀을 구비하는 등 급전 구조가 복잡해지고, 급전구조가 방사소자용 인쇄회로기판(162)의 하부 공간을 차지하게 되어, RF 필터(140)와 방사소자용 인쇄회로기판(162)간 직접 표면 열접촉을 방해하는 요소로 작용하는 문제가 발생되지만, 본 발명의 실시예에 따른 급전 라인(163b)은 안테나 패치회로부(163a)가 패턴 인쇄되는 방사소자용 인쇄회로기판(162)과 동일한 전면에 안테나 패치회로부(163a)와 함께 패턴 인쇄 형성됨으로로써, 급전구조가 매우 단순해질 뿐 아니라, RF 필터(140)와 방사소자용 인쇄회로기판(162) 상 직접 표면 열접촉되는 결합 공간을 확보할 수 있는 이점이 있다.
한편, 방사용 디렉터(165)는 열전도성 또는 도전성 금속재질로 형성되어 안테나 패치회로부(163a)와 전기적으로 연결된다. 방사용 디렉터(165)는 방사 빔의 방향을 전방향으로 유도함과 동시에 방사소자용 인쇄회로기판(162) 후방에서 발생한 열을 열전도를 통해 전방으로 전달하는 기능도 함께 수행할 수 있다. 방사용 디렉터(165)는 전기가 잘 흐르는 도전성 재질의 금속으로 구성될 수 있으며, 각각의 안테나 패치회로부(163a)의 전방으로 각각 이격되게 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 안테나 패치회로부(163a) 및 방사용 디렉터(165)를 이용한 방사소자를 설명하였으나, 다이폴 안테나를 적용하는 경우 방사용 디렉터의 구성을 생략할 수 있으며, 다이폴 안테나의 높이가 상대적으로 높은 만큼, 리플렉터(150)의 전면보다 더 먼 곳으로 방열시켜 방열량을 증가시킬 수 있다.
도 4 및 도 10 내지 도 12b를 참조하면, 방사용 디렉터(165)는 디렉터 관통홀(164c)을 통해 안테나 패치회로부(163a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 방사용 디렉터(165)의 전체적인 크기, 형태 및 설치 위치 등은 해당 안테나 패치회로부(163a)에서 방사되는 방사 빔의 특성을 측정하여 실험적으로，또는 해당 특성을 시뮬레이션하여 적절히 설계될 수 있다. 방사용 디렉터(165)는 안테나 패치회로부(163a)에서 발생되는 방사 빔의 방향을 전방향으로 유도하는 역할을 하여 전체적인 안테나의 빔폭을 보다 더 줄이면서，사이드 로브의 특성도 양호하게 한다. 뿐만 아니라, 패치형 안테나로 인한 손실을 보상하고, 도전성 재질의 금속으로 이루어져 방열 기능도 함께 수행할 수 있다. 방사용 디렉터(165)의 형상은 방사 빔의 방향을 전방향으로 유도하기 위한 적절한 형태, 가령 무방향성을 갖는 원형으로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 국한하지는 않는다.
한편, 적어도 2개의 안테나 패치회로부(163a)와 방사용 디렉터(165)는 하나의 방사소자 모듈(160)을 구성할 수 있다. 도 10 내지 도 12b에는 3개의 안테나 패치회로부(163a)와 방사용 디렉터(165)가 하나의 단위 방사소자 모듈(160)을 형성한 예가 도시되어 있으며, 이득(gain)을 높이기 위한 방사소자 모듈의 최적 설계에 따라 안테나 패치회로부(163a) 및 방사용 디렉터(165)의 수는 가변될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈(200)에서는, 최대의 Gain을 확보할 수 있도록, 각각의 RF 모듈(200)에 총 3개의 방사용 디렉터(165)가 배치되는 것으로 채용하고 있으나, 이의 개수에 제한되는 것은 아니다.
방사용 디렉터(165)에는 관통홀(164c)이 형성되고, 상기 관통홀(164c)을 통해 방사용 디렉터(165)가 안테나 패치회로부(163a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 필터 바디(141)의 전면에 대한 고정을 위해 마련된 소자 고정 스크류(180)를 매개로 방사용 디렉터(165) 및 안테나 패치회로부(1163a)가 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 방사소자 모듈 커버(161)는 비도전성 재질인 플라스틱 소재로 사출 성형되고, 방사소자 모듈 커버(161)의 일면에는, 도 12a 및 도 12b에 참조된 바와 같이, 방사용 디렉터(165)의 배면에 형합되는 디렉터 고정부(167)가 구비되되, 디렉터 고정부(167)에는 방사용 디렉터(165)와 결합 가능한 디렉터 고정돌기부(168)가 전방으로 돌출되게 형성될 수 있다.
여기서, 방사용 디렉터(165)는, 적어도 하나의 디렉터 고정돌기부(168)와 대응되는 위치에 함몰되게 형성된 적어도 하나의 디렉터 고정홈(도면부호 미표기)에 압입되어 고정될 수 있다.
또한, 방사소자 모듈 커버(161)에는, RF 필터(140)와의 결합을 위한 적어도 하나의 기판 고정홀(164b)이 관통 형성될 수 있다. 적어도 하나의 기판 고정홀(164b)을 통하여 소자 고정 스크류(180)가 방사용 디렉터(165)의 관통홀(164c) 및 방사소자 모듈 커버(161)의 기판 고정홀(164b)을 관통한 후, 방사소자용 인쇄회로기판(162)에 형성된 기판 관통홀(164a)을 관통하여 리플렉터(150)의 안테나 배치부(151)에 견고하게 결합될 수 있다.
또한, 방사소자 모듈 커버(161)의 전면에는 적어도 하나의 보강 리브(166)가 형성되어 방사소자 모듈 커버(161)의 외관을 형성하고, 플라스틱 소재인 방사소자 모듈 커버(161)의 강도를 보강할 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 RF 모듈(200)은, 전방 하우징(130)을 기준으로 전방에 해당되는 RF 필터(140)에서 발생한 열을 리플렉터(150)의 배면과의 접촉을 통하거나, 리플렉터(150)에 형성된 방열공(155)들을 통해 외부로 직접 방출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈 조립체(300)는, 다음과 같은 다양한 형태의 실시예로 구현되는 RF 모듈(200)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
일 실시예로써, 메인 보드(120)의 전면에 착탈 결합되는 다수의 RF 필터(140)와, 다수의 RF 필터(140)의 전면에 적층 배치되는 다수의 방사소자 모듈(160)과, 다수의 RF 필터(140)를 덮도록 배치되되, 다수의 방사소자 모듈(160)의 접지(GND) 역할을 수행함과 아울러 다수의 RF 필터(140) 측으로부터 발생된 열의 외부로의 방열을 매개하는 리플렉터(150)를 포함할 수 있다.
다른 실시예로써, RF 모듈(200)은, 상하 방향 및 좌우 방향으로 각각 소정거리 이격되게 배치된 다수의 RF 필터(140)와, 다수의 RF 필터(140)의 전면에 적층 배치되는 다수의 방사소자 모듈(160)과, 다수의 RF 필터(140)와 다수의 방사소자 모듈(160) 사이를 구획하도록 배치된 리플렉터(150)를 포함하고, 다수의 RF 필터(140)는, 안테나 하우징(105)의 내부 공간(110S)에 적층된 메인 보드(120)의 전면에 소켓 핀 결합 방식으로 착탈 결합되는 형태로 구현될 수 있다.
아울러, 또 다른 실시예로써, RF 모듈(200)은, 각각 적어도 4개의 외측면을 가지는 다수의 RF 필터(140)와, 다수의 RF 필터(140) 각각의 외측면 중 어느 한 면(예를 들면, 전면)에 적층 배치되는 다수의 방사소자 모듈(160)과, 다수의 RF 필터(140) 각각의 외측면 중 다른 한 면에 배치되며, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판(146)과, 다수와 RF 필터(140)와 다수의 방사소자 모듈(160) 사이에 배치되어 다수의 방사소자 모듈들(160)의 공통 접지 역할을 하는 리플렉터(150)를 포함하고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자로부터 발생된 열은, 다수의 RF 필터(140)의 측벽 중 하나를 통해 방열된 후 리플렉터(150)를 매개로 전방 방열되는 형태로 구현될 수 있다.
마지막으로, 또 다른 실시예로써, RF 모듈(200)은, 메인 보드(120)의 전면에 착탈 결합되되, 각각 적어도 4개의 외측면을 가지는 다수의 RF 필터(140)와, 다수의 RF 필터(140) 각각의 외측면 중 어느 한 면(예를 들면, 전면)에 적층 배치되는 다수의 방사소자 모듈(160)과, 다수의 RF 필터(140)를 덮도록 배치된 리플렉터(150)를 포함하고, 리플렉터(150)는, 다수의 RF 필터(140)와 다수의 방사소자 모듈(160) 사이의 접지 기능을 수행함과 아울러 방사소자 모듈(160)로부터 조사되는 전자기파를 전방으로 반사시키도록 금속재질로 형성되되, 다수의 RF 필터(140) 측으로부터 발생된 열을 전방 또는 측방으로 배출하도록 다수의 방열공(155)이 형성되는 형태로 구현될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 모듈(200) 및 안테나 장치(100)의 조립 과정을 첨부된 도면(특히, 도 7 이하)을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 10 내지 도 12b에 참조된 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 조립 방법의 일 실시예는, 다이 캐스팅으로 제조된 필터 바디(140)의 일측과 타측 중 어느 하나에 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판(146)을 결합시킨다. 그 다음, RF 필터(140)의 전면에 다수의 방열공(155)이 형성된 리플렉터(150)를 배치한 후, 리플렉터(150) 상에 방사소자 모듈(160)의 방사소자용 인쇄회로기판(162)을 배치한다. 방사소자용 인쇄회로기판(162) 상에 방사소자 모듈(160)의 방사소자 모듈 커버(161)를 배치한 후, 방사소자 모듈(160)의 방사용 디렉터(165)를 방사소자 모듈 커버(161)에 조립하여, 방사용 디렉터(165)와 방사소자용 인쇄회로기판(162을 전기적으로 연결함으로써, RF 모듈(200)의 조립이 완료된다. 추후 증폭부 기판(146)을 메인 보드(120) 전면에 소켓 핀 결합 방식으로 결합시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)의 조립 방법의 일 실시예에 따르면, 도 8, 도 9, 그리고 도 15에 참조된 바와 같이, 메인 보드(120)가 설치된 안테나 하우징(105)의 내부 공간(110S)과 외부 공간이 완전히 구획되도록 전방 하우징(130)을 후방 하우징(110)의 전단에 결합시켜 고정한 다음, 다수의 RF 모듈(200)의 증폭부 기판(146)의 수소켓부(146’)를 메인 보드(120)의 암소켓부(125)에 소켓 핀 결합시키는 방식으로 결합시킨다.
그리고, 도 16에 참조된 바와 같이, 리플렉터(150)를 후방 하우징(110)의 테두리 단부를 따라 나사 고정시킨 다음, 다수의 방사소자 모듈(160)을 각각 안테나 배치부(151)에 결합시키면 안테나 장치(100)의 조립이 완료된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 레이돔의 삭제로 인하여 외기와 노출되는 면적만큼 안테나 장치(100)의 내부 시스템 열을 후방 뿐만 아니라 전방을 포함하는 전방위로 용이하게 방출할 수 있고, 방사소자 모듈(160)이 리플렉터(150)를 매개로 외기에 노출되도록 배치됨으로써 안테나 장치(100)의 전후방으로의 분산 방열이 가능한 바, 종래 대비 방열 성능이 크게 향상되는 효과를 가진다.
또한, 종래 레이돔이 차지하는 부피만큼 전방으로의 돌출 길이를 축소시킬 수 있는 한편, 전방으로의 방열이 가능한 만큼 후방 하우징(130)의 배면에 일체로 형성된 다수의 후방 방열핀(111)의 전후 길이를 축소할 수 있으므로, 전체적으로 안테나 장치(100)의 전후 두께를 슬림 설계할 수 있고, 이에 따라 건물의 내벽 또는 외벽에 대한 벽걸이 타입의 설치가 용이한 이점을 창출할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈, RF 모듈 조립체 및 이를 포함하는 안테나 장치의 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 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, 레이돔을 삭제하고 안테나 RF 모듈이 외기에 노출되도록 안테나 하우징의 외부에 배치함으로써 안테나 하우징의 전후방으로의 분산 방열이 가능하도록 하여 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공한다.

Claims (14)

  1. 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈로서,
    상기 아날로그 RF 부품은,
    RF 필터;
    상기 RF 필터의 일측에 배치되는 방사소자 모듈; 및
    상기 RF 필터의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판; 을 포함하고,
    상기 안테나용 RF 모듈은 안테나 하우징의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되도록 배치되되,
    상기 RF 필터와 상기 방사소자 모듈 사이에는, 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러 상기 RF 필터에서 발생된 열의 상기 전방 외기로의 방열을 매개하는 리플렉터가 배치된, 안테나용 RF 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아날로그 증폭소자로부터 발생된 열은, 상기 증폭부 기판이 인접하는 상기 RF 필터의 측벽 중 하나를 통해 방열된 후 상기 리플렉터를 매개로 방열되는, 안테나용 RF 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리플렉터는, 금속재질로써, 다수의 방열공을 포함하는 메쉬 형태로 구비된, 안테나용 RF 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열공의 크기는, 상기 리플렉터의 내구성 및 방열 특성을 고려하여 설계되는, 안테나용 RF 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열공의 크기는, 상기 RF 필터의 접지(GND) 기능의 유지를 위하여 동작 주파수의 파장을 고려하여 설계되는, 안테나용 RF 모듈.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 방열공의 크기는, 동작 주파수의 1/10 내지 1/20λ의 범위 내의 크기를 가지도록 설정되는, 안테나용 RF 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 RF 필터는, 상기 방사소자 모듈의 전면에 결합되는 필터 바디를 포함하고,
    상기 필터 바디의 전면은, 상기 리플렉터의 후면에 표면 열접촉 결합되는, 안테나용 RF 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 필터 바디의 전단은, 상기 메인 보드가 설치된 안테나 하우징의 전단보다 더 전방으로 돌출된, 안테나용 RF 모듈.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 리플렉터는, 상기 필터 바디의 전면 전부를 덮도록 형성됨과 아울러, 상기 필터 바디의 측면 부위를 덮도록 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 하우징은, 메인 보드가 설치되는 내부 공간을 형성하는 후방 하우징 및 상기 후방 하우징의 전방을 덮도록 배치되되, 상기 내부 공간을 상기 전방 외기와 구획되도록 배치된 전방 하우징, 을 포함하고,
    상기 리플렉터에는, 테두리 부위가 각각 후방으로 절곡되어 상기 RF 모듈의 측부를 감싸면서 보호하는 테두리 절곡판이 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 테두리 절곡판에는, 가장자리를 따라 다수 개소에 이격되게 다수의 스크류 고정홈이 형성되고,
    상기 전방 하우징에는, 가장자리를 따라 다수의 스크류 관통홀이 형성되며,
    상기 리플렉터는, 상기 다수의 스크류 고정홈 및 스크류 관통홀에 다수의 조립 스크류가 체결되는 동작으로 상기 전방 하우징의 전방에 결합되는, 안테나용 RF 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 리플렉터에는,
    상기 필터 바디의 전면이 표면 열접촉되고, 상기 방사소자 모듈의 배면이 표면 열접촉되도록 안착되는 안테나 배치부가 평면 형태로 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  13. 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈을 포함하되,
    상기 아날로그 RF 부품은,
    다수의 RF 필터;
    상기 다수의 RF 필터 각각의 일측에 배치되는 다수의 방사소자 모듈; 및
    상기 다수의 RF 필터 각각의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 다수의 증폭부 기판; 을 포함하고,
    상기 안테나용 RF 모듈은 안테나 하우징의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되도록 배치되되,
    상기 RF 필터와 상기 방사소자 모듈 사이에는, 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러 상기 RF 필터에서 발생된 열의 상기 전방 외기로의 방열을 매개하는 리플렉터가 배치된, 안테나용 RF 모듈 조립체.
  14. 적어도 하나의 디지털 소자가 전면 또는 후면에 실장된 메인 보드;
    상기 메인 보드가 설치되도록 전방이 개구되게 형성된 함체 형상의 안테나 하우징; 및
    상기 메인 보드와 전기적인 신호 라인을 통해 연결된 RF 모듈 조립체; 를 포함하고,
    상기 RF 모듈 조립체는, 아날로그 RF 부품을 포함하는 안테나용 RF 모듈을 포함하되,
    상기 아날로그 RF 부품은,
    다수의 RF 필터;
    상기 다수의 RF 필터 각각의 일측에 배치되는 다수의 방사소자 모듈; 및
    상기 RF 필터 각각의 타측에 배치되며, 아날로그 증폭소자가 실장된 다수의 증폭부 기판; 을 포함하며,
    상기 안테나용 RF 모듈은 안테나 하우징의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되도록 배치되되,
    상기 RF 필터와 상기 방사소자 모듈 사이에는, 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러 상기 RF 필터에서 발생된 열의 상기 전방 외기로의 방열을 매개하는 리플렉터가 배치된, 안테나 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP1701287S (ko) * 2020-12-08 2021-12-06
JP1708629S (ja) * 2020-12-08 2022-03-01 アンテナ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099394A (zh) * 2016-06-28 2016-11-09 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种用于5g系统的密集阵列天线
KR101855133B1 (ko) * 2016-11-16 2018-05-08 주식회사 케이엠더블유 적층구조의 mimo 안테나 어셈블리
US20180316086A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Radio assembly with modularized radios and interconnects
US20190312339A1 (en) * 2016-07-11 2019-10-10 Kathrein Se Mobile communications antenna for mounting on a mast or wall-like support with at least two interchangeable amplifier modules
KR20200049620A (ko) * 2018-10-30 2020-05-08 주식회사 케이엠더블유 안테나 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1988603A1 (en) * 2004-05-17 2008-11-05 Sensis Corporation A line-replaceable transmit/receive unit for multi-band active arrays
US9209523B2 (en) * 2012-02-24 2015-12-08 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and method for modular multi-sector active antenna system
KR101808592B1 (ko) * 2017-10-20 2017-12-13 엘아이지넥스원 주식회사 항공기용 공랭식 레이더 안테나
JP7009649B2 (ja) * 2018-04-11 2022-02-10 ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド 多重入出力アンテナ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099394A (zh) * 2016-06-28 2016-11-09 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种用于5g系统的密集阵列天线
US20190312339A1 (en) * 2016-07-11 2019-10-10 Kathrein Se Mobile communications antenna for mounting on a mast or wall-like support with at least two interchangeable amplifier modules
KR101855133B1 (ko) * 2016-11-16 2018-05-08 주식회사 케이엠더블유 적층구조의 mimo 안테나 어셈블리
US20180316086A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Radio assembly with modularized radios and interconnects
KR20200049620A (ko) * 2018-10-30 2020-05-08 주식회사 케이엠더블유 안테나 장치

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