WO2022146101A1 - 안테나용 rf 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치 - Google Patents

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WO2022146101A1
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amplifying unit
filter
antenna
substrate
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PCT/KR2021/020346
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김덕용
문영찬
심준형
소성환
정배묵
윤민선
지교성
유치백
장성호
김재홍
최오석
서용원
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주식회사 케이엠더블유
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/108—Combination of a dipole with a plane reflecting surface

Definitions

  • the present invention relates to an RF module for an antenna and an antenna device including the same (RF MODULE AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME).
  • RF MODULE AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME RF MODULE AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME.
  • an RF module for an antenna capable of resolving the difficulty of designing heat dissipation toward the front side provided with a conventional radiating element, and 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.
  • a radome (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 patch-type radiating element or a dipole-type radiating element 35 is mounted, and on the front surface of the antenna housing body 10, the radiating elements ( A radome 50 may be installed so that radiation from the 35) is made smoothly.
  • the front part of the antenna housing body 10 is provided to be completely shielded by a single radome 50, so that the radome 50 prevents heat dissipation of the antenna device. become a detrimental factor.
  • the radome 50 is removed and the radiating elements 35 are exposed to the outside, the antenna board 30 is inevitably exposed to the outside, so that the protection from the external environment is inevitably insufficient.
  • the antenna board 30 is also made of FR-4 material, which is a general PCB material with low thermal conductivity, and is substantially heated in a space where the main board is installed (not shown) in front of the installation space (not shown) like the radome 50 .
  • FR-4 material which is a general PCB material with low thermal conductivity
  • the present invention has been devised to solve the above technical problem, and by disposing the antenna RF module in the front so that it is exposed to the outside air, it enables distributed heat dissipation to the front and rear of the system, thereby greatly improving the heat dissipation performance. and an antenna device including the same.
  • the present invention provides an RF module for an antenna including a plurality of reflector grill pins that perform a ground function of radiating elements and simultaneously perform a reflector function for blocking signal interference with rear electric elements, and an antenna including the same Another purpose is to provide a device.
  • the present invention provides an antenna including a plurality of RF modules that are easily module-assembled in a front housing that divides the installation space of the main board and the front outdoor air space by modularly manufacturing a unit RF filter, a unit radiating element module, and a unit radome cover It is another object to provide an RF module and an antenna device including the same.
  • the present invention provides an antenna capable of simplifying the design of front and rear components of the main board by providing the amplification unit elements and the surge board mounted on the conventional main board to be completely separated from the installation space where the main board is installed or to be spaced apart from the main board. It is another object to provide an RF module for and an antenna device including the same.
  • another object of the present invention is to provide an RF module for an antenna having a vapor chamber for smooth heat dissipation of an amplifier module located in an outdoor space, and an antenna device including the same.
  • An embodiment of the RF module for an antenna according to the present invention is an RF filter arranged on the front surface of a main board, a radiating element module arranged on the front surface of the RF filter, and disposed between the main board and the RF filter, at least one Comprising an amplifying unit module having an analog amplifying element built-in, the amplifying unit module is seated inside the amplifying unit body, the amplifying unit body having a substrate seating space with one or the other side open in the width direction, the front end of the rim is the The signal is connected to the RF filter, and the rear end of the edge is the amplifying unit substrate that is signally connected to the main board, the amplifying unit cover provided to cover the amplifying unit substrate, and between the amplifying unit body and the amplifying unit substrate or between the amplifying unit cover and the amplifying unit cover and a vapor chamber positioned between the amplifying unit substrates to mediate the transfer of heat generated from analog amplifying devices mounted on the amplifying unit
  • a device penetrating portion through which a portion of the analog amplifying devices mounted on the amplifying unit substrate passes may be formed.
  • any one of the one surface or the other surface of the vapor chamber it is formed flat so as to be in surface thermal contact with the flat inner surface of the amplifying unit body or the flat inner surface of the amplifying unit cover, the other of the one surface or the other surface of the vapor chamber.
  • an element mating groove may be formed so that the analog amplifying elements that are mounted on the opposite surface of the amplifying unit substrate and protrude are mated to increase the surface thermal contact area.
  • a PA device and an LNA device implementing 2T2R as an analog amplifying device are mounted on the side facing the vapor chamber among both sides of the amplifying unit substrate, and the PA device having a relatively high heat output is disposed in the device penetrating portion of the vapor chamber.
  • the device is disposed therethrough, and the LNA device having a relatively low heating value may be coupled to the device mating groove of the vapor chamber.
  • a PA device and an LNA device implementing 1T1R as an analog amplifying device are mounted on one side of both surfaces of the amplifying unit substrate, and a PA device and LNA implementing 1T1R as an analog amplifying device on the other side of both surfaces of the amplifying unit substrate
  • the device may be mounted, and the vapor chamber may be disposed between an inner surface of the amplifying unit body and one surface of the amplifying unit substrate and between an inner surface of the amplifying unit cover and the other surface of the amplifying unit substrate.
  • At least one reflector grill fin that flows out and a radome cover coupled to the front surface of the RF filter and protecting the radiating element module from the outside, wherein the at least one reflector grill fin is integrally molded with the RF filter can be
  • the RF filter includes a filter body in which a plurality of cavities are opened to the front and a resonance bar respectively disposed inside the cavities, and the reflector grill pins are upper, lower and left along the front edge of the filter body. and extending in the right direction, may be disposed and formed to have a predetermined separation distance from each other.
  • the reflector grill pin may perform a reflector function together with the filter outer panel disposed to shield the front surface of the filter body.
  • the reflector grill pin may be set in consideration of the length of the radiating element included in the radiating element module.
  • the RF filter and the reflector grill pin may be integrally manufactured by a die-casting mold method using a metal molding material.
  • some of the reflector grill fins may be formed to extend to overlap with the reflector grill fins formed in an adjacent RF filter.
  • An antenna device including an RF module for an antenna includes a main board on which at least one digital element is mounted on a front or rear surface, and a housing formed with an opening in front of an installation space in which the main board is installed.
  • the following various effects can be achieved.
  • the RF-related amplification elements which have been intensively mounted on the main board in the prior art, are changed to an RF module together with an RF filter, and the outside air space is placed outside the front, thereby 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 individual RF-related parts constituting the antenna device are defective or In case of damage, only the corresponding RF module can be replaced, so it has the effect of easy maintenance and repair of the antenna device.
  • the length and volume of the heat sink (heat dissipation fin) integrally formed in the rear housing can be reduced, so that the overall slim design of the product is easy.
  • the external heat dissipation of the heat generated from the analog amplification elements can be further improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an antenna device according to the prior art
  • FIG. 2 is a perspective view showing an antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2
  • Figure 4 is an exploded perspective view for explaining the attachment and detachment of the RF module assembly to the front housing
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a state in which the front housing and the rear housing are separated;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the assembly of the front housing with respect to the rear housing
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the ventilation panel is removed among the configuration of FIG. 2;
  • 8A and 8B are exploded perspective views showing the assembly relationship of various boards with respect to the rear housing
  • Figure 9 is an exploded perspective view showing a coupling state of the surge board portion of the configuration of Figure 2,
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing a coupling position of the RFIC board part in the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing a state in which the RFIC board of FIG. 10 is coupled to the rear surface of the front housing;
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing an installation state of the front housing of the RF module in the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view showing the front portion of the front housing from which the RF module is detachable and the rear portion of the RF module;
  • FIG. 15 is a perspective view showing a unit RF module in the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 16 is an exploded perspective view of FIG. 15;
  • 17A to 17D are exploded perspective views illustrating the installation of an amplifier module and a radiating element module in the configuration of the RF module;
  • FIG. 18 is an exploded perspective view showing the installation of the radome among the configuration of the RF module
  • 19a and 19b are exploded perspective views showing the installation of the radiating element module among the configuration of the RF module
  • 20 is a perspective view showing another embodiment of the amplifier module among the configuration of the RF module,
  • FIG. 21 is an exploded perspective view showing the installation of the radiating element module, the RF filter, and the amplifier module in the configuration of FIG. 20;
  • 22A and 22B are exploded perspective views showing the installation of the amplifier module in the configuration of FIG. 20;
  • FIG. 23 is a perspective view showing another embodiment of the amplifier module among the configuration of the RF module,
  • FIG. 24 is an exploded perspective view of FIG. 21;
  • 25 is a cross-sectional view and a cut-away perspective view taken along line C-C of FIG. 23;
  • 26A and 26B are exploded perspective views of the radiating element module
  • 27 is an exploded perspective view showing the installation of the radiation director on the radome among the configuration of the radiation element module;
  • FIG. 28 is a perspective view and a partially enlarged view showing the shape and arrangement of the reflector grill pin among the configuration of the RF module of FIG. 2;
  • 29 is a partially enlarged perspective view showing the arrangement relationship of the reflector grill pins
  • 30A and 30B are cross-sectional views and partially enlarged views taken along lines A-A and B-B of FIG. 15 .
  • antenna device 110 rear housing
  • socket penetration 144 foreign matter ingress prevention ring
  • module assembly screw 147 face-to-face
  • separation supporter 160 thermal separator
  • intermediate socket 170 main board
  • bus bar 185' bus bar fastening screw
  • busbar fastening screw 200 RF module
  • radiating element module 211 printed circuit board for radiating element
  • antenna patch circuit unit 213 feed line
  • radiating director 217a a plurality of coupling holes
  • RF filter 221 filter body
  • filter tuning cover 228 filter outer panel
  • amplification unit body 232 amplification unit heat sink fin
  • 235 amplification unit substrate 235a: socket unit
  • amplification unit cover 238 joint flange
  • screw boss 240 radome cover
  • hook coupling portion 247a a plurality of coupling projections
  • module assembly screw 260 vapor chamber
  • a single radome of a conventional antenna device is provided as a unit radome coupled to each RF module, and RF-related components mounted on the main board inside the antenna housing are configured as an RF module together with an RF filter or separated from the main board.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an antenna device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2
  • Figure 4 is an exploded perspective view for explaining the attachment and detachment of the RF module assembly to the front housing
  • Figure 5 is an exploded perspective view showing a state in which the front housing and the rear housing are separated
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the assembly of the front housing with respect to the rear housing
  • FIG. 7 is a state in which the ventilation panel is removed during the configuration of
  • FIG. 8A and 8B are exploded perspective views showing the assembly relationship of various boards with respect to the rear housing
  • FIG. It is an exploded perspective view showing a coupling position of the RFIC board part in the configuration
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing a state in which the RFIC board part of FIG. 10 is coupled to the rear surface of the front housing.
  • the antenna device 100 includes a rear housing 110 that forms a rear exterior of the antenna device 100 , and the antenna device 100 . and a front housing 140 forming part of the front exterior.
  • the antenna device 100 includes the main board 170 installed in close contact with the installation space 115 of the rear housing 110 , the PSU board unit 180 disposed on the upper side of the main board 170 , and the main board
  • the surge substrate unit 190 disposed more rearward than 170
  • the RFIC substrate unit 150 disposed in close contact with the rear surface of the front housing 140
  • 'RF module' radio frequency module
  • the rear housing 110 and the front housing 140 are combined with the RF module 200 to form the exterior of the entire antenna device 1 , and, although not shown, provided for installation of the antenna device 100 . It may play a role in mediating binding to poles. However, unless the installation space of the antenna device 100 is limited, the combination of the rear housing 110 and the front housing 140 does not necessarily have to be coupled to the holding pole, and is not necessarily attached to a vertical structure such as an inner wall or an outer wall of a building. It can also be directly installed and fixed as a wall-mounted type.
  • the antenna device 100 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 rear housing 110 and the front housing 140 are provided with a metal material with excellent thermal conductivity so that heat dissipation due to thermal conduction is advantageous as a whole, and are formed in a rectangular parallelepiped enclosure shape with a thin thickness in the front and rear directions, in particular, the rear housing ( A main board 170 on which a digital element (eg, a Field Programmable Gate Array (FPGA) element 173) is mounted and a PSU (Power Supply Unit) serves to mediate the installation of the PSU board unit 180 on which the elements are mounted and the surge board unit 190 on which the surge component elements are mounted.
  • a digital element eg, a Field Programmable Gate Array (FPGA) element 173
  • PSU Power Supply Unit
  • the inner surface of the rear housing 110 is mounted on the rear surface of the digital element (FPGA element 173, etc.) and/or the PSU board unit 180 mounted on the rear surface of the main board 170 .
  • the PSU device 183 and the like, and the surge component devices mounted on the rear surface of the surge substrate unit 190 may be formed in a shape to match the protruding shape of the outer shape. This is to maximize heat dissipation performance by maximally increasing the thermal contact area with the rear surfaces of the main board 170 , the PSU board unit 180 , and the surge substrate unit 190 .
  • a worker transports the antenna device 100 according to an embodiment of the present invention in the field or grips it for easy manual mounting on a holding pole (not shown) or an inner or outer wall of a building A handle unit 130 that can do this may be further installed.
  • various external mounting members 400 for cable connection with a base station device (not shown) and coordination of internal components may be through-assembled.
  • the outer mounting member 400 is provided in the form of at least one or more optical cable connection terminals (sockets), 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 each heating element of the main board 170 , the PSU board 180 and the surge substrate unit 190 installed in the installation space 115 of the rear housing 110 is a plurality of rear heat dissipation fins 111 . It can be directly dissipated to the rear through
  • the plurality of rear heat dissipation fins 111 are disposed to be inclined upward toward the left and right ends based on the central portion of the left and right widths, as shown in FIG.
  • the heat may be designed to form an updraft in which heat is dispersed in the left and right directions of the rear housing 110 , respectively, so that heat is dispersed more quickly.
  • the shape of the rear heat dissipation fin 111 is not necessarily limited thereto.
  • blower fan module (not shown) is further provided on the rear side of the rear housing 110 to facilitate the flow of outside air, heat radiated by the blower fan module is more rapidly It may be adopted that the rear heat dissipation fins 111 are formed parallel to the left end and the right end in the blowing fan module disposed in the middle, respectively.
  • 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.
  • an embodiment of the antenna device 1 is, as shown in FIGS. 1 to 7 , arranged to be spaced apart from the rear of the main board 170 in the installation space 115 of the rear housing 110 , the rear
  • the surge substrate unit 190 disposed in close contact with the front of the housing 110 and the installation space 115 of the rear housing 110 are disposed to have a front surface matching the front surface of the main board 170 , the main board 170 . It may further include a PSU board unit 180 disposed on the upper side of the.
  • the surge substrate unit 190 the front end is supported on the back surface of the main board 170, the rear end is the main board 170 by a plurality of spaced supporters 197 supported on the front surface of the surge substrate unit 190) It may be disposed to be spaced apart from the rear a predetermined distance.
  • the surge substrate unit 190, the PSU board unit 180, and the main board 170 and the PSU board unit 180 are electrically connected to each other via at least one bus bar 195 and 185, respectively. can be interconnected.
  • the surge board unit 190 is disposed on the lower side of the installation space 115 of the rear housing 110 with the main board 170 interposed therebetween, and on the contrary, the PSU board unit 180 is the main A bar disposed on a relatively upper side of the installation space 115 of the rear housing 110 with the board 170 interposed therebetween may be electrically connected to each other via a long-type bus bar 195 .
  • the long-type bus bar 195 may be stably fastened to an end and an intermediate portion thereof by a plurality of bus bar fastening screws 195 ′, respectively.
  • the PSU board unit 180 is disposed in a form in direct contact with the upper end of the main board 170 , and may be electrically connected to each other via the short-type bus bar 185 .
  • Each of the short-type bus bars 185 may be stably fastened and fixed at an end thereof by a plurality of bus bar fastening screws 185 ′.
  • an embodiment of the antenna device 1 is, as shown in FIGS. 9 and 10 , arranged to be spaced apart from the front of the main board 170 in the installation space 115 of the rear housing 110 , the front It may further include an RFIC substrate 150 disposed in close contact with the rear surface of the housing 140 .
  • RFIC elements (not shown) corresponding to the FPGA element 173 mounted on the main board 170 may be mounted on the RFIC board unit 150 .
  • the RFIC substrate unit 150 separates the RFIC elements mounted together with the FPGA elements 173 on the front or rear surface of the existing main board 170 from the main board 170, but is substantially a core component of front heat dissipation. It may be disposed to be in thermal contact with the rear surface of the front housing 140 .
  • the RFIC substrate unit 150 is, as shown in FIG. 10 , a front end supported on the rear surface of the front housing 140 , and a rear end supported on the front surface of the main board 170 , a plurality of spaced apart supporters 157 . Accordingly, it may be disposed to be spaced apart from the main board 170 by a predetermined distance forward. In this way, by disposing the RFIC substrate unit 150 forwardly spaced apart from the main board 170 , thermal separation between the RFIC substrate unit 150 and the main board 170 may be achieved.
  • the RFIC substrate 150 At the rear of the RFIC substrate 150 , as shown in FIG. 11 , it can be electrically connected to the main board 170 through a thermal separation plate 160 provided for physical and thermal separation from the main board 170 . have.
  • a plurality of intermediate female socket portions 155 are formed to become the final female socket portions 171 and sockets formed on the front surface of the main board 170 on the rear surface of the RFIC substrate portion 150 as shown in FIG. 11 .
  • An intermediate bucket portion 161 for pin-bonding may be formed.
  • the intermediate socket part 161 is formed on the rear surface of the RFIC board part 150
  • the thermal separator 160 is formed to enable socket pin coupling with the final female socket part 171 of the main board 170 . It may pass through and be exposed to the rear side of the thermal separation plate 160 .
  • the intermediate female socket unit 150 formed in the RFIC substrate unit 150 may pass through the socket penetration unit 143 (refer to FIG. 12 to be described later) formed in the front housing 140 and be exposed to the front side. In this way, the socket pin coupling of the socket pin 235a of the amplifier board 235 to the intermediate female socket part 155 exposed forward.
  • the thermal separator 160 prevents the heat generated from the RFIC substrate 150 from moving toward the installation space 115 of the rear housing 110, which is a relatively rear space, and directly moves forward through the front housing 140. It is preferable to be provided with a heat-insulating material to induce heat dissipation.
  • the front housing 140 is installed in the installation space 115 of the rear housing 110 and seated on the main board 170, the PSU board 180, the surge substrate part ( 190) and serves to partition between the RF module 200 in the front.
  • the front housing 140 is partitioned so that the installation space 115 on the rear housing 110 side and the other spaces are divided, so that the heat generated in the installation space 115 on the rear housing 110 side is RF It is possible to perform thermal blocking and separation functions so as not to affect the module 200 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 140 is transferred to the rear space of the front housing 140 ( That is, it is preferable to understand that it blocks the intrusion of heat into the installation space 115 side of the rear housing 110 , and the meaning of 'thermal separation' is initially stacked in the installation space 115 of the rear housing 110 . It is preferable to understand that the thermal configuration is separated and arranged so that not only the rear heat but also the front heat is dissipated by separating some of the plurality of heat generating elements intensively distributed and mounted on the front and rear surfaces of the main board 170 .
  • a plurality of heat dissipation fins 141 may be integrally formed on the front surface of the front housing 140 .
  • the front housing 140 and the plurality of heat dissipation fins 141 are made of a metal material having excellent thermal conductivity, and heat or RFIC elements in the installation space 115 of the rear housing 110 via the front housing 140 as a medium. Heat generated from the fields can be easily dissipated forward in a heat conduction manner.
  • an embodiment of the antenna device 100 according to the present invention may further include at least one ventilation panel (120, 120a ⁇ 120d), as shown in FIG.
  • the plurality of RF modules 200 front ends are positioned to be further spaced apart from the front edge of the front housing 140, at least one ventilation panel (120, 120a ⁇ 120d) is coupled to the edge portion of the front housing 140,
  • the plurality of RF modules 200 disposed on the outermost side may be coupled in a manner that surrounds the sides.
  • each of the first ventilation panel 120a and the second ventilation panel 120b is coupled to the front surface of the front housing 140 .
  • a plurality of RF modules 200 coupled to the front of the front housing 140 may be coupled to shield the left and right portions of the RF module 200 positioned on the left and right portions.
  • At least one ventilation panel (120, 120a ⁇ 120d) is formed as a whole with a vent hole of a predetermined size, the outside air of the external space flows into the front side of the front housing 140 through the vent hole, or of the front housing 140 Since the heat radiated forward can be smoothly discharged to the outside space, it is possible to increase the ventilation. When the ventilation of the outside air is increased, the heat dissipation performance toward the front side of the front housing 140 may be greatly improved.
  • the RF module 200 is exposed to the front outside air defined as the front front of the front housing 140 , and at least one ventilation panel 120 is exposed to the front outside air. ), by being arranged to shield at least the side, it can serve to block external access of external foreign substances as well as unauthorized users who do not have access rights.
  • a plurality of fastening screws 125 are sequentially formed at the rear end of at least one ventilation panel 120 of the plurality of ventilation panel fastening grooves 120 ′ and the front housing 140 .
  • At least one ventilation panel 120 may be coupled to the edge portion of the front housing 140 by an operation of being fastened to the ventilation panel fastening hole 140 ′ formed to be spaced apart along the edge end.
  • At least one ventilation panel 120, the reflector grill pin 224 and the front housing 140 integrally formed in the RF filter 220 of the configuration of the RF module 200 to be described later, as shown in FIG. 7 . ) is provided to be spaced apart, the front end portion may be electrically coupled to the reflector grill pin 224 so that the ground (GND) role, which is a part of the function of the reflector grill pin 224, can be smoothly performed.
  • GND ground
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing an installation state of the front housing of the RF module in the configuration of FIG. 2
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view showing the front side of the front housing to which the RF module is detachable and the rear part of the RF module
  • FIG. 15 is a perspective view showing a unit RF module in the configuration of FIG. 2
  • FIG. 16 is an exploded perspective view of FIG. 15,
  • FIGS. 17a to 17d are RF modules
  • FIG. 18 is an exploded perspective view showing the installation of the radome during the configuration of the RF module
  • FIGS. 22A and 22B are exploded perspective views illustrating an installation state of the amplifier module in the configuration of FIG. 20 .
  • the radiating element module 210 which is disposed between the RF filter 220 and the radiating element module 210 to ground the radiating element module 210 (GND), and from the front to the rear of the RF filter 220 It includes at least one reflector grill pin 224 for introducing the outside air into the or outflowing the outside air from the rear to the front of the RF filter.
  • the RF module 200 is a collection of analog RF components, for example, the amplifier module 230 is an RF component including an amplifier board 235 on which an analog amplifier for amplifying an RF signal is mounted, and an RF filter ( 220 is an RF component for frequency filtering the input RF signal into a desired frequency band, and the radiating element module 210 is an RF component serving to receive and transmit the RF signal.
  • the amplifier module 230 is an RF component including an amplifier board 235 on which an analog amplifier for amplifying an RF signal is mounted, and an RF filter ( 220 is an RF component for frequency filtering the input RF signal into a desired frequency band
  • the radiating element module 210 is an RF component serving to receive and transmit the 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 antenna RF module 200 including an analog RF component, and the analog RF component is disposed in front of the RF filter 220 and the RF filter 220 . It may be implemented in an embodiment including a radiating element module 210 and an analog amplifying element (not shown) on the amplifier module 230 disposed behind the RF filter 220 .
  • the amplifying unit module 230 may be electrically connected to the main board 170 inside the rear housing 110 via an amplifying unit substrate 235 to be described later.
  • the RFIC substrate unit 150 can be interposed between the amplifier unit substrate 235 and the main board 170 for such an electrical connection.
  • each RF module 200 or RF module assembly 300 in a state in which a plurality of RF modules 200 are temporarily assembled in the front housing 140 in advance, or in units that can be temporarily assembled it has the advantage of establishing a new market environment as it becomes possible to manufacture and sell RF parts.
  • At least one reflector grill pin 224 may be integrally molded with the RF filter 220 . That is, the RF filter 220 may be manufactured by a die-casting mold method using a molding material of a metal component. Here, in that the reflector grill pin 224 is also provided with a metal material for its function, the RF filter 220 and the reflector grill pin 224 are manufactured by using a molding material of the same metal component. It can be integrally manufactured by the same die-casting mold method as the method.
  • the material of the RF filter 220 and the reflector grill pin 224 is not necessarily limited to a metal material, and is formed of a dielectric material, but it will be possible to form a film with a conductive material on the outer surface.
  • an embodiment of the RF module 200 for an antenna according to the present invention is disposed between the main board 170 and the RF filter 220, and at least one analog amplification element (not shown) is mounted on the amplification. It may further include a sub-module 230 .
  • socket pins may be coupled to the main board 170 via the front housing 140 for each unit module.
  • a socket penetrating portion 143 is formed to penetrate in the front-rear direction, and a face-attached portion 147 is formed around the socket penetrating portion 143 .
  • a ring installation groove 149 into which a foreign material inflow prevention ring 144 to be described later is inserted and interposed may be formed in the face bonding portion 147 .
  • the module assembly screw 146 for installing the RF module 200 may be provided to be vertically spaced apart from the inside of the socket penetration part 143 .
  • the module assembly screw 146 may be assembled through the front from the rear surface of the front housing 140 to be fastened to the rear side of the RF module 200 .
  • a socket portion 235a of an amplifier substrate 235 to be described later is penetrated and exposed to the rear, and the front housing 140 )
  • a bonding flange 238 may be formed to be bonded to the face-to-face contact portion 147 .
  • a screw boss 239 to which the module assembly screw 146 is fastened may be formed in the joint flange 238 .
  • the RF module 200 is provided to be exposed to the front outdoor air corresponding to the front of the front housing 140 , and it is necessary to prevent the inflow of foreign substances including rain or dust.
  • the bonding flange 238 of the RF module 200 is in close contact with the faceted portion 147 of the front housing 140 .
  • the tightening force is increased by using the module assembly screw 146 in operation, the foreign material inflow prevention ring 144 interposed in the ring installation groove 149 is connected to the joint flange 238 of the RF module 200 and the front housing 140 . It is possible to seal between the face-bonded parts of
  • the amplifier module 230 receives the signal from the main board 170 and the signal from the RF filter 220, respectively, serves to amplify and output a predetermined value.
  • the amplifying unit module 230 includes an amplifying unit body 231 having a substrate seating space 233 having one or the other side open in the width direction, and being seated inside the amplifying unit body 231, the front end of the rim is RF
  • the filter 220 is signal-connected, and the rear end of the rim is the main board 170 (according to the embodiment, when the RFIC substrate 150 is provided separately from the main board 170, the RFIC substrate 150 is It may include an amplifying unit substrate 235 signal-connected to the corresponding), and an amplifying unit cover 236 provided to cover the amplifying unit substrate 235 .
  • the amplifier module 230 is electrically connected to the RF filter 220 to be described later through a feed-through pin coupling, and the amplifier body 231 is Physical coupling may be made through the module assembly screw 250 fastened through the screw assembly groove 234a of the assembly panel 234 formed in the .
  • the amplifier board 235 is feed-through pin-coupled to the RF filter 220 via the through-pin terminal 226, and is connected to the main board 170 (more preferably, the RFIC board 150) with a socket pin. can be combined.
  • the amplifier board 235 has at least one socket pin coupled to the main board (or the RFIC board 150 in the embodiment in which the RFIC board 150 is provided separately from the main board 170 ).
  • the above-mentioned bucket part 235a may be provided.
  • the amplifying unit substrate 235 is closely coupled to the inner surface of the amplifying unit body 231 , and on the outer surface of the amplifying unit body 231 , heat generated from the analog amplifying elements of the amplifying unit substrate 235 is transferred to the external space.
  • a plurality of amplification unit heat sink fins 232 for dissipating heat may be integrally formed.
  • At least one of a PA device and an LNA device as an analog amplifying device may be mounted on the amplifier substrate 235 .
  • Analog amplification elements (PA element and LNA element), which are the main heating elements, were conventionally mounted on the main board 170 provided in the installation space 115 between the rear housing 110 and the front housing 140, but In the case of an embodiment of the present invention, by changing the design to be exposed to the front outside air defined as the front space of the front housing 140, which is a space for easy heat dissipation, manufactured in module units such as the amplifier module 230, the installation space It is possible to create the advantage of dissipating the thermal overload of the (115) phase as well as improving the heat dissipation performance.
  • PA element and LNA element which are the main heating elements
  • the amplifier board 235 is seated and installed so that one surface is in close contact with the inner surface of the substrate seating space 233 of the amplifier body 231, as shown in FIGS. 19A and 19B , among the analog amplifier elements.
  • Two PAs 251,252, which are power amplifiers, are mounted on the other surface to configure 2T2R.
  • Heat generated from the two PAs 251,252 may be easily dissipated to the outside through a plurality of amplification unit heat sink fins 232 integrally formed adjacent to the inner surface of the substrate seating space 233 .
  • the two PAs 251,252 do not necessarily have to be concentrated on the other surface of the amplifier board 235, and as shown in FIGS. can be placed. That is, as shown in FIG. 22A , one of the PAs 251,252 implementing 2T2R in one RF module 200a is applied to the other surface of the amplifying unit substrate 235 (that is, the amplifying unit cover 236a to be described later). ) can be mounted and arranged to implement 1T1R on the side opposite to the side).
  • the other one 252 of the PAs 251,252 implementing 2T2R in one RF module 200a is applied to one surface of the amplifier substrate 235 (that is, the substrate seating space 233). It can be mounted and arranged to implement 1T1R on the side opposite to the inner surface of the Therefore, each side of the amplifier board 235 implements 1T1R and implements 2T2R in one RF module 200a.
  • a plurality of amplification unit heat sink fins 232 integrally formed on the side surface and a plurality of amplification unit cover heat sink fins 236b corresponding to each other may be integrally formed.
  • two PAs 251,252 implementing 2T2R in one RF module 200a are provided on both sides of the amplifier board 235 1T1R, respectively.
  • the heat dissipation performance can be further maximized.
  • FIG. 23 is a perspective view showing another embodiment of the amplifier module among the configuration of the RF module
  • FIG. 24 is an exploded perspective view of FIG. 23
  • FIG. 25 is a cross-sectional view and a cut-away perspective view taken along the line C-C of FIG.
  • a heat transfer medium (refer to reference numeral 260 in FIGS. 23 to 25 ) may be further included.
  • a vapor chamber as a heat transfer medium for mediating the heat generated from the analog amplification element of the amplification unit substrate 235 to the plurality of amplification unit heat sink fins 232 or the plurality of amplification unit cover heat sink fins 236b chamber) 260 may be further disposed.
  • the heat transfer medium is not necessarily limited to a vapor chamber, and an analog amplifying device that substantially generates heat and a plurality of amplification unit heat sink fins 232 or a plurality of amplification unit cover heat sink fins 236 It goes without saying that a heat-pipe may be employed depending on the spacing therebetween. In addition, a structure in which the above-described vapor chamber or heat pipe is mixed may also be employed.
  • the outer surface of the analog amplifying device mounted on the amplifying unit substrate 235 is directly formed by the plurality of amplifying unit heat sink fins 232 of the amplifying unit body 231 .
  • the inner surface or a plurality of amplification unit cover heat sink fins 236 are not in direct surface thermal contact with the inner surface of the amplification unit cover 236, the space between them is relatively small. It is preferable to employ the vapor chamber 260, and when the space between the two is relatively large, it is preferable to employ a heat pipe (not shown).
  • amplification unit cover heat sink fins 236 are not formed on the outer surface of the amplification unit cover 236 . Therefore, hereinafter, the vapor chamber 260 will be limitedly described as being positioned between the inner surface of the amplifying unit body 231 and the amplifying unit substrate 235 . However, it will be said that the adoption of the heat pipe as a heat transfer medium and its installation location are not excluded or limited.
  • the vapor chamber 260 of another embodiment 200b of the amplifying unit module referenced in FIGS. 23 to 25 is manufactured separately from the amplifying unit body 231 and installed inside the amplifying unit body 231 .
  • the vapor chamber 260 does not necessarily have to be manufactured separately from the amplifying unit body 231, and as will be described later, the amplifying unit body 231 or the amplifying unit cover 236 is integrally formed. It is also possible
  • the vapor chamber 260 is brought into close contact with the amplifying unit substrate 235 in the open space of one side of the amplifying unit body 231 before installation. At this time, it is preferable that one surface of the vapor chamber 260 is formed to be flat and in close contact with the flat inner surface of the amplifying unit body 231 so as to be in thermal contact with the surface.
  • the analog amplification elements that are mounted on the opposite surfaces of the both surfaces of the amplifying unit substrate 235 and protrude are mated to increase the surface thermal contact area.
  • the target surface to which the analog amplifying elements are directly in thermal contact becomes the vapor chamber 260, not the amplifying unit body 231 . to be.
  • a device penetrating portion 261 may be further formed in the vapor chamber 260 . Since the analog amplifying element disposed to pass through the element penetrating portion 261 is directly in surface thermal contact with the inner surface of the amplifying unit body 231 , external heat may be radiated while retaining higher heat dissipation performance.
  • the vapor chamber 260 A PA device having a relatively high heating value is disposed through the device penetration portion 261 of the , and an LNA device having a relatively low heating value may be coupled to the device fitting groove 263 of the vapor chamber 260 .
  • a PA device and an LNA device implementing 1T1R as an analog amplifying device are mounted and arranged, and on the other side of both sides of the amplifying unit board 235, 1T1R as an analog amplifying device is implemented.
  • the vapor chamber 260 is disposed between the inner surface of the amplifying unit body 231 and one surface of the amplifying unit substrate 235 and the amplifying unit cover 236 . may be respectively disposed between the inner surface of the circuit board and the other surface of the amplifier substrate 235 .
  • the amplifying unit body 231 of the assembling screw 237 when the screw 237 of the amplifying unit cover 236 for the amplifying unit body 231 is fastened is fastened.
  • a plurality of screw fastening grooves 265 partially cut out for fastening may be formed.
  • the amplifying unit substrate 235 is brought into close contact with the other surface of the vapor chamber 260 , and then a plurality of assembly screws 237 .
  • the vapor chamber 260 can be stably fixed to the inside of the amplification unit body 231 by an operation of fixing the amplifying unit cover 236 to the amplifying unit body 231 using .
  • the amplification unit substrate 235 is first installed in the open space of one side of the amplifying unit body 231 , and then the vapor chamber 260 is installed in the amplifying unit substrate before the amplifying unit cover 236 is installed. Installed so as to cover the outer surface of the 235, but installed so that the surface of the analog amplifying element of the amplifying unit substrate 235 is in surface thermal contact with the inner surface of the vapor chamber 260, the amplifying unit cover 236 is attached to the vapor It is also possible to install so as to be in thermal contact with the outer surface of the chamber 260 .
  • vapor chambers 260 may be installed on both sides of the amplifying unit substrate 235 installed in the amplifying unit body 231 , respectively.
  • the above-described vapor chamber 260 is disposed between the amplifying unit substrate 235 and the amplifying unit heat sink fin 232 of the amplifying unit body 231 to amplify analog of the amplifying unit substrate 235 . Since the heat generated from the device can be rapidly transferred to the amplification unit heat sink fin 232 using the vapor chamber 260 as a heat transfer medium, heat dissipation performance is greatly improved.
  • the vapor chamber 260 may be integrally formed with the amplifying unit body 231 or the amplifying unit cover 236a. That is, the amplifying unit body 231 or the amplifying unit cover 236a is provided such that a refrigerant filling part (not shown) in which a refrigerant is filled is formed on a part of the inner surface, and the refrigerant filling part is filled with the refrigerant to form the vapor chamber 260 ) can be implemented.
  • FIG. 26A and 26B are exploded perspective views of the radiating element module
  • FIG. 27 is an exploded perspective view illustrating the installation of the radiating director to the radome among the radiating element modules.
  • the RF filter as shown in FIGS. 12 to 22b , a filter body 221 in which a plurality of cavities 222 are opened to the front, and a resonance bar 223 disposed inside the cavities 222, respectively. and a filter outer panel 228 disposed to shield the front surface of the filter body 221 .
  • a filter tuning cover 227 may be coupled between the filter outer panel 228 and the filter body 221 .
  • the radiating element module 210 may be seated and coupled to the inside of the filter body 221 so as to cover the front surface of the filter outer panel 228 .
  • the RF module 200 may further include a radome cover 240 that is coupled to the front end of the RF filter 220 and protects the radiating element module 210 from the outside.
  • a plurality of hook coupling parts 241 are formed on the edge of the radome cover 240 , and the radome cover 240 may be hooked by an operation in which the hook coupling part is coupled to the step portion of the filter body 221 .
  • the material of the radome cover 240 is formed of the same material as that of the existing single radome panel, and may be divided and combined one by one for each RF module 200 . That is, the material of the radome cover 240 may be made of a resin material that is easy to transmit radio waves, and since the heat generated when the radiating element module 210 is driven is insignificant, even if it is provided with an insulating material irrelevant to heat dissipation Does not matter.
  • the radome cover 240 is coupled to the filter body 221 while hiding the radiating element module 210 from the outside, thereby protecting the radiating element module 210 from an external environment (foreign substances, etc.).
  • the radome cover 240 is installed so that the RF module 200 is exposed to the front outdoor air, which is the front space of the front housing 140 , and foreign substances such as rainwater radiating element module 210 . It is preferable to have a sealing structure that completely blocks the inflow into the provided interior.
  • the RF filter 220 and the radiating element module 210 are electrically interconnected through a feed through-pin coupling method via a through-pin terminal 226, as shown in FIG. 18 . can be connected
  • the RF module 200 may be stacked on the front surface of the main board 170 via the front housing 140 as shown in FIGS. 12 to 20 .
  • the RF module 200 is provided in plurality to form one configuration of the RF module assembly for the antenna.
  • the RF module 220 as shown in FIGS. 12 and 22b , a total of 8 are arranged adjacently in the left and right direction, and a plurality of RF modules 200 such as this are arranged in a total of 4 columns in the vertical direction, respectively.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and it will be understood that the arrangement position and the number of RF modules 200 may be variously designed and modified.
  • the RF filter 220 a predetermined cavity 222 is formed on one side, and a DR (Dielectric Resonator) or a resonance bar 223 composed of a metallic resonance rod in the cavity 222.
  • a DR Dielectric Resonator
  • the RF filter 220 is not limited thereto, and various filters such as a dielectric filter may be employed.
  • the plurality of radiating element modules 210 are coupled to correspond to the number of each of the plurality of RF filters 220 , and each of the radiating element modules 210 may implement 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. For example, if the radiating element arrangement area can be secured twice, each radiating element module 210 may be provided to implement 1T1R, and if it is assumed that heat dissipation performance can be further improved, the radiating element module 210 ), it is also possible that each is equipped to implement 4T4R.
  • a plurality of radiating element modules 210 are required as an array antenna, and a plurality of radiating element modules 210 . can increase the concentration of radio waves in a designated direction by generating a narrow directional beam.
  • a plurality of radiating element modules 210, a dipole-type dipole antenna or a patch-type patch antenna are utilized with the highest frequency, and are designed to be spaced apart to minimize signal interference between them. do.
  • the radiating element module 210 is formed elongated vertically, as shown in FIGS. 26A and 26B , and a plurality of RF filters 220 .
  • a printed circuit board 211 for a radiating element arranged on the front side, at least one antenna patch circuit unit 212 formed by pattern printing on the front surface of the printed circuit board 211 for a radiating element, and at least one antenna patch circuit unit 212 ) may include a feeding line 213 for feeding and connecting each of the feeding lines.
  • the above-described antenna patch circuit unit as a double polarization patch element for generating either a double polarized wave of ⁇ 45 polarization or vertical/horizontal polarization. 163 may be print formed.
  • Three antenna patch circuit units 212 may be printed to be spaced apart from each other in the vertical direction (length direction), and each antenna patch circuit unit 212 may be interconnected by a feeding line 213 .
  • an input-side feeding line and an output-side feeding line branched from the feeding line 213 to apply or output a feeding signal are formed, and , at the front end of the input side feeding line and the output side feeding line, the input side through hole 214a and the output side through hole 214b for inserting the through pin terminal disposed at the rear of the printed circuit board 211 for the radiating element to be formed to pass through can
  • a through-pin terminal 226 which is one of the components of the RF filter 220 is inserted into the input-side through-hole 214a and the output-side through-hole 214b, respectively, to conduct electricity with the feed line 213 .
  • the radiation director 217 is formed of a thermally conductive or conductive metal material and is electrically connected to the antenna patch circuit unit 212 .
  • the radiation director 217 may serve to guide the radiation beam in all directions.
  • a total of three radiation directors 217 are disposed in each RF module 200 to secure the maximum gain.
  • a plurality of coupling protrusions 247a formed on the rear surface of the radome cover 24 are fitted with a plurality of coupling holes 217a, respectively. can be formed.
  • the radiation director 217 is a module through the above-described plurality of coupling protrusions 247a and a plurality of coupling holes 217a on the rear surface of the radome cover 240 together with the printed circuit board 211 for the radiation device.
  • the radome cover 240 can be easily assembled by an operation in which the radome cover 240 is coupled to the RF filter 220 via the hook coupling part 241 .
  • the reflector functions as a reflective surface while providing a ground for the antenna circuit.
  • the back radiation of the dual polarization antenna is reflected in the main radiation direction, thereby improving the beam efficiency of the dual polarization antenna.
  • the reflector grill pin 224 and the filter outer panel 228 to be described later may perform a reflector function together.
  • FIG. 28 is a perspective view and a partially enlarged view showing the shape and arrangement of the reflector grill pins in the configuration of the RF module of FIG. 2, and
  • FIG. 29 is a partially enlarged perspective view showing the arrangement relationship of the reflector grill pins.
  • the reflector grill fin 224 is a combination of the reflector grill fin 224 of the adjacent RF filter 200, as shown in FIGS. 28 and 29, to form a mesh shape in which a grill-shaped heat dissipation hole is formed can be achieved.
  • the plurality of heat dissipation holes formed by the plurality of reflector grill pins 224 are provided so that the heat radiated from the front housing 140, which is the rear side of the plurality of RF filters 220 corresponding to the relatively rear, is easily ventilated with the external space.
  • it may serve as a heat discharge hole for discharging heat generated inside between the front surface of the front housing 140 and the reflector grill pin 224 to the outside. Accordingly, it is possible to actively use external air for heat dissipation of the antenna device 100 .
  • some 224-1 of the reflector grill pins 224 are mutually with the reflector grill pins 224-2 formed in the RF filter 220 adjacent in the left and right directions. It may be formed to extend so as to overlap.
  • a part 224-3 of the reflector grill pin 224 is formed on the RF filter 220 adjacent to the up and down direction with the reflector grill pin 224-4 formed in the vertical direction. It may be extended to form a straight line.
  • each of the plurality of reflector grill pins 224-1 to 224-4 serves as a sufficient ground (GND) and at the same time maintains a predetermined ventilation performance on one side of the RF filter 220 side.
  • the formed reflector grill fins 224-1 and 224-3 and the reflector grill fins 224-2 and 224-4 formed on the other side of the RF filter 220 adjacent thereto do not contact each other, but form a heat dissipation hole of a predetermined size as described above. can do.
  • the distances d1 and d2 between the reflector grill pins 224 may be appropriately designed by simulating their durability and heat dissipation characteristics, preferably considering the spacing of the radiating elements included in the radiating element module 210 . can be set.
  • the distances d1 and d2 between the reflector grill pins 224 may be designed in consideration of the wavelength of the operating frequency, as will be described later.
  • the distances d1 and d2 between the reflector grill pins 224 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 210
  • the interval 1/20 ⁇ is a heat dissipation hole formed by a plurality of reflector grill pins 224 . It is meaningful as a lower limit threshold to secure the minimum flow of outside air through the
  • the distances d1 and d2 between the reflector grill pins 224 are preferably formed to have a range greater than 1/20 ⁇ of the operating frequency and smaller than 1/10 ⁇ of the operating frequency.
  • the reflector grill pins 224-1 and 224-3 are provided to overlap each other, and the reflector grill pins are provided to overlap each other.
  • the interval d2 between (224-1,224-3) is preferably set to have a size smaller than 1/20 ⁇ of the operating frequency.
  • the reflector grill pins 224-2 and 224-4 form a straight line up and down, so the reflector grill pins 224-2 and 224 -4)
  • the interval d1 is preferably set to have a size smaller than 1/10 ⁇ of the wavelength.
  • the reflector grill pin 224 is disposed to cover the front surface of the plurality of RF filters 220 together with the filter outer panel 228 described above, and may serve as a ground for the plurality of radiating element modules 210 .
  • the filter outer panel 228, the filter body 221 of the RF filter 220, and the reflector grill pin 224 are all made of a metal material.
  • the reflector grill pin 224 is, in terms of a ground (GND) function, a common ground between the plurality of RF filters 220 and the plurality of heat dissipation element modules 210 together with the filter outer panel 228 described above. It can be defined as a configuration that performs the function of expanding an area.
  • GND ground
  • the reflector grill pin 224 does not only serve as a ground of the radiating element module 210 , but also removes the RF filter 220 exposed to the front outside air defined as the front front of the front housing 130 from the outside. It can also play a protective role.
  • 30A and 30B are cross-sectional views and partially enlarged views taken along lines A-A and B-B of FIG. 15 .
  • a through pin terminal 229 is provided inside the RF filter 220 to form the amplifier module 230 and the amplifier module 230 .
  • the through-pin connection terminal 229c that mediates the electrical connection of Throughpin bonding may be completed.
  • each component of the RF module 200 is completed in a simple way by combining each feed-through pin, and at the same time, in connecting the RF module 200 itself to the front surface of the main board 170 , as described above, As a simple operation of socket pin coupling is performed, the overall assembling property can be greatly improved.
  • the antenna device 100 is provided with a unit radome cover 240 separated for each RF module 200 with a single conventional radome, so that each radiating element module 210 is provided.
  • each radiating element module 210 is provided.
  • the present invention provides an RF module for an antenna capable of completely separating a radiating element module and an RF element from a main board and arranging them to be exposed to the front outside air, and also solving the heat dissipation design difficulty toward the front side equipped with a conventional radiating element, and the same
  • An antenna device comprising:

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Abstract

본 발명은 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 메인 보드와 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 내장된 증폭부 모듈을 포함한다. 상기 증폭부 모듈은, 증폭부 바디, 상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판, 상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버 및 상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함한다.

Description

안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치
본 발명은 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치(RF MODULE AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사소자 모듈 및 RF 소자를 메인 보드로부터 완전 분리하되 전방 외기에 노출되도록 배치함과 아울러, 종래 방사소자가 구비된 전방 측으로의 방열 설계 어려움을 해소할 수 있는 안테나용 RF 모듈 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) 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 빔출력 방향인 안테나 하우징 본체(10)의 전면 측으로 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 타입의 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 단일의 레이돔(50)에 의하여 전부 차폐되도록 구비되는 바, 레이돔(50)이 안테나 장치의 방열을 저해하는 요소가 된다. 여기서, 레이돔(50)을 제거하고 방사소자들(35)을 외부로 노출시킬 경우 필연적으로 안테나 보드(30)까지 외부로 노출됨으로써, 외부 환경으로부터의 보호가 매우 미흡할 수 밖에 없다.
아울러, 안테나 보드(30) 또한 열전도도가 낮은 일반의 PCB 재질인 FR-4 재질로 이루어지고, 실질적으로 발열이 많은 공간인 메인 보드가 설치된 설치 공간(미도시) 전방을 레이돔(50)과 마찬가지로 전부 차폐되도록 하는 점에서 전방으로의 방열 설계 전환이 어려운 문제점이 있다.
이와 같은 이유로, 메인 보드의 전면과 후면 중 방열 방향인 후면에는 디지털 소자 뿐만 아니라 아날로그 증폭소자 모두가 집중 실장되어야 하고, 이로 인해 방열 부위가 편중되어 안테나 장치(1)의 전체적인 방열 성능이 크게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 안테나 RF 모듈이 외기에 노출되도록 전방에 배치함으로써 시스템의 전후방으로의 분산 방열이 가능하도록 하여 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은, 방사소자들의 그라운드 기능을 수행함과 아울러, 후방 전장 소자들과의 신호 간섭을 차단하는 리플렉터 기능을 동시에 수행하는 다수의 리플렉터 그릴핀을 포함하는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 단위 RF 필터와 단위 방사소자 모듈 및 단위 레이돔 커버를 모듈화 제조하여 메인 보드의 설치 공간과 전방 외기 공간을 구획시키는 전방 하우징에 손쉽게 모듈 조립되는 복수의 RF 모듈을 포함하는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 종래 메인 보드에 실장되던 증폭부 소자들 및 서지 기판을 메인 보드가 설치되는 설치 공간과 완전 분리되거나 메인 보드와는 이격되도록 구비하여 메인 보드의 전후 구성품의 간소화 설계가 가능한 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 외기 공간에 위치된 증폭부 모듈의 원활한 방열을 위하여 베이퍼 챔버가 구비된 안테나용 RF 모듈 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, 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터, 상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈 및 상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 내장된 증폭부 모듈을 포함하고, 상기 증폭부 모듈은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디, 상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판, 상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버 및 상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함한다.
여기서, 상기 베이퍼 챔버에는, 상기 증폭부 기판에 실장된 상기 아날로그 증폭소자들 일부가 관통하는 소자 관통부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 어느 하나에는, 상기 증폭부 바디의 평평한 내측면 또는 상기 증폭부 커버의 평평한 내측면에 표면 열접촉되도록 평평하게 형성되고, 상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 다른 하나에는, 상기 증폭부 기판의 마주하는 면에 실장되어 돌출된 상기 아날로그 증폭소자들이 형합되어 표면 열접촉되는 면적이 증가하도록 소자 형합홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 증폭부 기판의 양면 중 상기 베이퍼 챔버와 마주하는 면에는 아날로그 증폭소자로서 2T2R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고, 상기 베이퍼 챔버의 소자 관통부에는 상대적으로 발열량이 높은 상기 PA 소자가 관통 배치되며, 상기 베이퍼 챔버의 소자 형합홈에는 상대적으로 발열량이 낮은 상기 LNA 소자가 형합될 수 있다.
또한, 상기 증폭부 기판의 양면 중 일면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고, 상기 증폭부 기판의 양면 중 타면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되며, 상기 베이퍼 챔버는, 상기 증폭부 바디의 내측면과 상기 증폭부 기판의 일면 사이 및 상기 증폭부 커버의 내측면과 상기 증폭부 기판의 타면 사이에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 RF 필터 및 상기 방사소자 모듈 사이에 배치되어 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러, 상기 RF 필터의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 상기 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀 및 상기 RF 필터의 전면에 결합되고, 상기 방사소자 모듈을 외부로부터 보호하는 레이돔 커버를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀은, 상기 RF 필터에 일체로 성형될 수 있다.
또한, 상기 RF 필터는, 다수의 캐비티가 전방으로 개구되게 형성된 필터 바디 및 상기 캐비티 내부에 각각 배치된 공진 바를 포함하고, 상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전단 테두리를 따라 상측, 하측 및 좌측 및 우측 방향으로 연장되되, 각각 소정의 이격 거리를 가지도록 배치 형성될 수 있다.
또한, 상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전면을 차폐하도록 배치된 필터 아우터 패널과 함께 리플렉터 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 방사소자 모듈에 포함된 방사소자의 길이를 고려하여 설정될 수 있다.
또한, 상기 RF 필터 및 상기 리플렉터 그릴핀은, 금속재의 몰딩재를 이용하여 다이캐스팅 금형 공법에 의해 일체로 제조될 수 있다.
또한, 상기 리플렉터 그릴핀 중 일부는, 인접하는 RF 필터에 형성된 리플렉터 그릴핀과 상호 오버랩되도록 연장 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈을 포함하는 안테나 장치는, 적어도 하나의 디지털 소자가 전면 또는 후면에 실장된 메인 보드, 상기 메인 보드가 설치되는 설치 공간 전방이 개구되게 형성된 함체 형성의 후방 하우징, 상기 후방 하우징의 개구된 전방을 차폐하되, 상기 후방 하우징의 설치 공간과 외부 공간을 구획하도록 배치된 전방 하우징 및 상기 전방 하우징의 전방에 배치되되, 상기 메인 보드와 전기적인 신호 라인을 통해 연결된 복수의 안테나용 RF 모듈을 포함하고, 상기 복수의 안테나용 RF 모듈 각각은, 상기 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터, 상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈 및 상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 모듈을 포함하며, 상기 증폭부 모듈은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디, 상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판, 상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버 및 상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함한다.
본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈 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 가진다.
둘째, 안테나 전방으로의 방열을 방해하는 기존 단일 레이돔을 RF 모듈 별로 결합되는 단위 레이돔으로 변경 설계함으로써 방열 장해 요소를 제거하고 방사소자 모듈을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 종래 메인 보드 측에 집중 실장되었던 RF 관련 증폭 소자들을 RF 필터와 함께 RF 모듈로 변경 구성하고, 외기 공간은 전방 외부에 배치함으로써 안테나 장치의 전체적인 방열 성능을 크게 향상시키는 효과를 가진다.
넷째, RF 관련 증폭 소자들 및 RFIC 보드를 메인 보드로부터 분리함으로써, 멀티 레이어 보드(Multi Layer Board)인 메인 보드의 층수가 크게 감소하여 메인 보드의 제조 비용을 절감하는 효과를 가진다.
다섯째, 주파수 의존성(Frequency Dependence)을 가지는 RF 관련 부품을 RF 모듈로 구성하고, 이를 방열 기능이 더 가미된 전방 하우징을 통해 신호 연결되도록 착탈 결합됨으로써, 안테나 장치를 구성하는 개별 RF 관련 부품의 불량이나 파손이 발생하는 경우, 해당 RF 모듈만을 교체할 수 있으므로, 안테나 장치에 대한 유지ㅇ보수가 용이한 효과를 가진다.
여섯째, 안테나 장치의 분산 방열이 가능하므로, 후방 하우징에 일체로 형성된 히트싱크(방열핀)의 길이 및 부피를 축소할 수 있으므로, 전체적으로 제품의 슬림 설계가 용이한 효과를 가진다.
일곱째, RF 모듈의 구성 중 RF 필터와 증폭부 모듈을 전후 방향으로 완전 분리함으로써 상호 열적 영향을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.
여덟째, 외기 공간으로 노출되게 구비된 증폭부 모듈의 내부에 베이퍼 챔버를 더 구비함으로써, 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 외부 방열이 더욱 향상될 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 사시도이며,
도 3은 도 2의 분해 사시도이고,
도 4는 전방 하우징에 대한 RF 모듈 조립체의 착탈 모습을 설명하기 위한 분해 사시도이며,
도 5는 전방 하우징과 후방 하우징이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이고,
도 6은 후방 하우징에 대한 전방 하우징의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 7은 도 2의 구성 중 통기 패널이 제거된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 8a 및 도 8b는 후방 하우징에 대한 각종 보드의 조립 관계를 나타낸 분해 사시도이며,
도 9는 도 2의 구성 중 서지 보드부의 결합 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 10은 도 2의 구성 중 RFIC 보드부의 결합 위치를 나타낸 분해 사시도이며,
도 11은 도 10의 RFIC 보드부가 전방 하우징의 배면에 결합된 상태를 나타낸 분해 사시도이고,
도 12는 도 2의 구성 중 RF 모듈의 전방 하우징에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 13은 RF 모듈이 착탈되는 전방 하우징의 전면 및 RF 모듈의 배면 부위를 나타낸 확대 사시도이고,
도 14는 RF 모듈의 메인 보드에 대한 결합 모습을 나타낸 절개 사시도이며,
도 15는 도 2의 구성 중 단위 RF 모듈을 나타낸 사시도이고,
도 16은 도 15의 분해 사시도이며,
도 17a 내지 도 17d는 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈 및 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 18은 RF 모듈의 구성 중 레이돔의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 19a 및 도 19b는 RF 모듈의 구성 중 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 20은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며,
도 21은 도 20의 구성 중 방사소자 모듈과 RF 필터 및 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 22a 및 도 22b는 도 20의 구성 중 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 23은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고,
도 24는 도 21의 분해 사시도이며,
도 25는 도 23의 C-C선을 따라 취한 단면도 및 절개 사시도이고,
도 26a 및 도 26b는 방사소자 모듈의 분해 사시도이며,
도 27은 방사소자 모듈의 구성 중 방사용 디렉터의 레이돔에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고,
도 28은 도 2의 RF 모듈의 구성 중 리플렉터 그릴핀의 형상 및 배치 모습을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이며,
도 29는 리플렉터 그릴핀의 배치 관계를 나타낸 일부 확대 사시도이고,
도 30a 및 도 30b는 도 15의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도 및 부분 확대도이다.
<부호의 설명>
100: 안테나 장치 110: 후방 하우징
111: 후방 방열핀 115: 설치 공간
120,120a~120d: 통기 패널 130: 손잡이부
140: 전방 하우징 141: 전방 방열핀
143: 소켓 관통부 144: 이물질 유입 방지링
146: 모듈 조립 스크류 147: 면착부
149: 링 설치홈 150: RFIC 기판부
153: RFIC 소자들 155: 중간 암소켓부
157: 이격 서포터 160: 열분리판
161: 중간 수소켓부 170: 메인 보드
171: 최종 암소켓부 173: 디지털 소자
180: PSU 보드부 183: PSU 소자
185: 버스바 185': 버스바 체결 스크류
190: 서지 기판부 195: 버스바
195': 버스바 체결 스크류 200: RF 모듈
210: 방사소자 모듈 211: 방사소자용 인쇄회로기판
212: 안테나 패치회로부 213: 급전 라인
214a: 입력측 스루홀 214b: 출력측 스루홀
217: 방사용 디렉터 217a: 다수의 결합홀
220: RF 필터 221: 필터 바디
222: 캐비티 223: 공진 바
224: 리플렉터 그릴핀 226: 스루핀 단자
227: 필터 튜닝 커버 228: 필터 아우터 패널
229: 스루핀 단자 230: 증폭부 모듈
231: 증폭부 바디 232: 증폭부 히트싱크핀
233: 기판 안착공간 234: 조립 패널
235: 증폭부 기판 235a: 수소켓부
236: 증폭부 커버 238: 접합 플랜지
239: 스크류 보스 240: 레이돔 커버
241: 후크 결합부 247a: 다수의 결합 돌기
250: 모듈 조립 스크류 260: 베이퍼 챔버
261: 소자 관통부 263: 소자 형합홈
265: 스크류 체결홈 300: 안테나 RF 모듈 조립체
400: 외측 장착 부재
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈 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 단일의 레이돔을 RF 모듈별로 결합되는 단위 레이돔으로 구비되고, 안테나 하우징 내부의 메인 보드에 실장되었던 RF 관련 부품들을 RF 필터와 함께 RF 모듈로 구성하거나 메인 보드로부터 분리하여 구성함으로써, 안테나 장치의 여러 발열 소자들로부터 발생하는 열을 공간적으로 분리ㅇ분산하는 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 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이며, 도 4는 전방 하우징에 대한 RF 모듈 조립체의 착탈 모습을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 5는 전방 하우징과 후방 하우징이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 후방 하우징에 대한 전방 하우징의 조립 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 도 2의 구성 중 통기 패널이 제거된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 8a 및 도 8b는 후방 하우징에 대한 각종 보드의 조립 관계를 나타낸 분해 사시도이고, 도 9는 도 2의 구성 중 서지 보드부의 결합 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 10은 도 2의 구성 중 RFIC 보드부의 결합 위치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 11은 도 10의 RFIC 보드부가 전방 하우징의 배면에 결합된 상태를 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 도 2 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 후방 외관을 형성하는 후방 하우징(110)과, 안테나 장치(100)의 전방 외관 일부를 형성하는 전방 하우징(140)을 포함한다.
또한, 안테나 장치(100)는, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 밀착 설치된 메인 보드(170)와, 메인 보드(170)의 상측에 배치된 PSU 보드부(180)와, 메인 보드(170)보다 후방으로 더 이격되게 배치된 서지 기판부(190)와, 전방 하우징(140)의 배면에 밀착 배치된 RFIC 기판부(150)와, 전방 하우징(140)의 전면에 적층 배치되는 안테나용 RF 모듈(Radio Frequency Module)(200)(이하, 'RF 모듈' 이라 약칭한다)을 포함한다.
후방 하우징(110)과 전방 하우징(140)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 후방 하우징(110) 및 전방 하우징(140)의 결합체가 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 실시에에 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.
후방 하우징(110) 및 전방 하우징(140)은, 전체적으로 열전도에 따른 방열이 유리하도록 열전도성이 우수한 금속재질로 구비되되, 대략 전후 방향의 두께가 얇은 직육면체 함체 형상으로 형성되고, 특히, 후방 하우징(110)의 전면이 개구되게 형성되어 소정의 설치 공간(115)을 구비함으로써 디지털 소자(예를 들면, FPGA(Field Programmable Gate Array) 소자(173)가 실장된 메인 보드(170)와, PSU(Power Supply Unit) 소자들이 실장된 PSU 보드부(180) 및 서지 부품 소자들이 실장된 서지 기판부(190)의 설치를 매개하는 역할을 수행한다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 후방 하우징(110)의 내측면은 메인 보드(170)의 후면에 실장된 디지털 소자(FPGA 소자(173) 등) 및/또는 PSU 보드부(180)의 후면에 실장된 PSU 소자(183) 등, 그리고 서지 기판부(190)의 후면에 실장된 서지 부품 소자들에 의한 외형 돌출 형상에 형합되는 형상으로 형성될 수 있다. 이는, 메인 보드(170), PSU 보드부(180) 및 서지 기판부(190)의 배면과의 열 접촉 면적을 최대로 증대시켜 방열 성능을 극대화하기 위함이다.
후방 하우징(110)의 좌우 양측에는, 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 손잡이부(130)가 더 설치될 수 있다.
아울러, 안테나 하우징(110,130)의 하단부 외측에는, 미도시의 기지국 장치와의 케이블 연결 및 내부 부품의 조율을 위한 각종 외측 장착 부재(400)가 관통 조립될 수 있다. 외측 장착부재(400)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 설치 공간(115)에 설치된 메인 보드(170), PSU 보드(180) 및 서지 기판부(190)의 각 발열 소자들로부터 생성된 열은 다수의 후방 방열핀(111)을 통해 후방으로 직접 방열될 수 있다.
다수의 후방 방열핀(111)은, 도 4의 (b)에 참조된 바와 같이, 좌우 폭 가운데 부분을 기준으로 좌측단 및 우측단으로 갈수록 상향 경사지게 배치되어, 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 한정되지는 않는다. 가령, 도면에 도시되지 않았으나, 후방 하우징(110)의 배면 측에 외기의 유동이 원활하도록 하기 위해 송풍팬 모듈(미도시)이 더 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.
한편, 안테나 장치(1)의 일 실시예는, 도 1 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 메인 보드(170)의 후방으로 이격되게 배치되되, 후방 하우징(110)의 전면에 밀착 배치되는 서지 기판부(190) 및 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 메인 보드(170)의 전면과 매칭되는 전면을 가지도록 배치되되 메인 보드(170)의 상측에 배치된 PSU 보드부(180)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 서지 기판부(190)는, 전단은 메인 보드(170)의 배면에 지지되고, 후단은 서지 기판부(190)의 전면에 지지되는 다수의 이격 서포터(197)에 의하여 메인 보드(170)로부터 소정 거리 후방으로 이격되게 배치될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 서지 기판부(190)와 PSU 보드부(180) 및 메인 보드(170)와 PSU 보드부(180)는 각각 적어도 하나의 버스 바(195,185)를 매개로 전기적으로 상호 연결될 수 있다.
보다 상세하게는, 서지 기판부(190)는 메인 보드(170)를 사이에 두고 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 상대적으로 하부 측에 배치되고, 반대로 PSU 보드부(180)는 메인 보드(170)를 사이에 두고 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 상대적으로 상부 측에 배치되는 바, 롱타입 버스바(195)를 매개로 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 롱타입 버스바(195)는 각각 그 단부 및 중간 부분이 다수의 버스바 체결 스크류(195')에 의해 안정적으로 체결 고정될 수 있다.
또한, PSU 보드부(180)는 메인 보드(170)의 상단에 직접 맞닿아 있는 형태로 배치되는 바, 숏타입 버스바(185)를 매개로 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 숏타입 버스바(185)는 각각 그 단부가 다수의 버스바 체결 스크류(185')에 의해 안정적으로 체결 고정될 수 있다.
한편, 안테나 장치(1)의 일 실시예는, 도 9 및 도 10에 참조된 바와 같이, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 중 메인 보드(170)의 전방으로 이격되게 배치되되, 전방 하우징(140)의 배면에 밀착 배치되는 RFIC 기판부(150)를 더 포함할 수 있다.
RFIC 기판부(150)에는, 메인 보드(170)에 실장된 FPGA 소자(173)에 대응되는 RFIC 소자들(도면부호 미표기)가 실장 배치될 수 있다. RFIC 기판부(150)는 기존 메인 보드(170)의 전면 또는 후면에 상술한 FPGA 소자들(173)과 함께 실장되었던 RFIC 소자들을 메인 보드(170)로부터 분리하되, 실질적으로 전방 방열의 핵심 구성인 전방 하우징(140)의 배면에 표면 열접촉되도록 배치될 수 있다.
여기서, RFIC 기판부(150)는, 도 10에 참조된 바와 같이, 전단은 전방 하우징(140)의 배면에 지지되고, 후단은 메인 보드(170)의 전면에 지지되는 다수의 이격 서포터(157)에 의하여 메인 보드(170)로부터 소정 거리 전방으로 이격되게 배치될 수 있다. 이와 같이, RFIC 기판부(150)를 메인 보드(170)로부터 전방으로 이격 배치함으로써, RFIC 기판부(150) 및 메인 보드(170) 상호간의 열적 분리를 이루어낼 수 있다.
RFIC 기판부(150)의 후방에는, 도 11에 참조된 바와 같이, 메인 보드(170)와의 물리적 열적 분리를 위하여 구비된 열분리판(160)을 관통하여 메인 보드(170)와 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 상세하게는, RFIC 기판부(150)의 전면에는, 도 10에 참조된 바와 같이, 후술하는 RF 모듈(200)의 구성 중 증폭부 기판(235)의 수소켓부(235a)와 소켓 핀 결합되기 위한 다수의 중간 암소켓부(155)가 형성되고, 도 11에 참조된 바와 같이, RFIC 기판부(150)의 배면에는 메인 보드(170)의 전면에 형성된 최종 암소켓부(171)와 소켓 핀 결합되기 위한 중간 수소켓부(161)이 형성될 수 있다. 여기서, 중간 수소켓부(161)는, RFIC 기판부(150)의 배면에 형성되되, 메인 보드(170)의 최종 암소켓부(171)와의 소켓 핀 결합이 가능하도록 열분리판(160)을 관통하여 열분리판(160)의 배면 측으로 노출될 수 있다.
RFIC 기판부(150)에 형성된 중간 암소켓부(150)는, 전방 하우징(140)에 형성된 소켓 관통부(143)(후술하는 도 12 참조)를 관통하여 전방 측으로 노출될 수 있다. 이와 같이, 전방으로 노출된 중간 암소켓부(155)에 증폭부 기판(235)의 수소켓부(235a)가 소켓 핀 결합될 수 있다.
열분리판(160)은, RFIC 기판부(150)로부터 발생한 열이 상대적으로 후방 공간인 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 측으로 이동되는 것을 방지하고 곧바로 전방 하우징(140)을 통해 전방으로의 방열을 유도하도록 단열 재질로 구비됨이 바람직하다.
전방 하우징(140)은, 도 10 및 도 11에 참조된 바와 같이, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 설치되어 안착된 메인 보드(170), PSU 보드(180), 서지 기판부(190) 및 전방의 RF 모듈(200) 사이를 구획하는 역할을 수행한다. 또한, 전방 하우징(140)은 후방 하우징(110) 측의 설치 공간(115)과 그 이외의 공간이 구별되도록 구획 구비됨으로써, 후방 하우징(110) 측의 설치 공간(115)에 생성된 열이 RF 모듈(200) 측으로 영향을 미치지 않도록 열적 차단 및 분리 기능을 수행할 수 있다.
여기서, '열적 차단'이라는 의미는, 전방 하우징(140)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기(또는 전방 공간) 상에 위치된 RF 모듈(200)로부터 발생한 열이 전방 하우징(140)의 배면 공간(즉, 후방 하우징(110)의 설치 공간(115) 측으로의 열 침입을 차단하는 것으로 이해하는 것이 바람직하고, '열적 분리'라는 의미는, 애초 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)에 적층된 메인 보드(170)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.
전방 하우징(140)의 전면에는 다수의 방열핀(141)이 일체로 형성될 수 있다. 이와 같은 전방 하우징(140) 및 다수의 방열핀(141)은, 열전도성이 우수한 금속재질로 이루어지는 바, 전방 하우징(140)을 매개로 후방 하우징(110)의 설치 공간(115)의 열 또는 RFIC 소자들로부터 발생된 열이 전방으로 용이하게 열전도 방식으로 방열될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)의 일 실시예는, 도 5에 참조된 바와 같이, 적어도 하나의 통기 패널(120,120a~120d)을 더 포함할 수 있다. 복수의 RF 모듈(200) 전단부는, 전방 하우징(140)의 테두리로부터 전방으로 더 이격되게 위치되는데, 적어도 하나의 통기 패널(120,120a~120d)이 전방 하우징(140)의 테두리 부위에 결합되되, 최외곽에 배치된 복수의 RF 모듈(200)의 측부를 감싸는 형태로 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 장치(100)의 일 실시예에서는, 도 6에 참조된 바와 같이, 제1통기 패널(120a) 및 제2통기 패널(120b) 각각이, 전방 하우징(140)의 전면에 결합된 다수의 RF 모듈(200) 중 상단부 및 하단부에 위치된 RF 모듈(200)의 상측부 및 하측부를 차폐하도록 결합됨과 아울러, 제3통기 패널(120c) 및 제4통기 패널(120b) 각각이, 전방 하우징(140)의 전면에 결합된 다수의 RF 모듈(200) 중 좌측부 및 우측부에 위치된 RF 모듈(200)의 좌측부 및 우측부를 차폐하도록 결합될 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 통기 패널(120,120a~120d)에는 소정 크기의 통기공이 전체적으로 형성되어, 통기공을 통해 외부 공간의 외기가 전방 하우징(140)의 전방 측으로 유입되거나, 전방 하우징(140)의 전방으로 방열된 열기가 외부 공간 측으로 원활하게 유출될 수 있으므로 통기성을 증대시킬 수 있다. 외기의 통기성이 증대되면, 전방 하우징(140)의 전방 측으로의 방열 성능이 크게 향상될 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, RF 모듈(200)은 전방 하우징(140)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 노출되어 있는 바, 적어도 하나의 통기 패널(120)이 전방 외기에 노출된 RF 모듈(200)의 적어도 측부를 차폐하도록 배치됨으로써, 외부 이물질은 물론 접근 권한이 없는 미승인 사용자의 외부 접근을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 도 5에 참조된 바와 같이, 다수의 체결나사(125)가 순차적으로 적어도 하나의 통기 패널(120)의 후단부에 형성된 다수의 통기패널 체결홈(120') 및 전방 하우징(140)의 테두리 단부를 따라 이격되게 형성된 통기패널 체결홀(140')에 체결되는 동작으로 적어도 하나의 통기 패널(120)이 전방 하우징(140)의 테두리 부위에 결합될 수 있다.
아울러, 적어도 하나의 통기 패널(120)은, 도 7에 참조된 바와 같이, 후술하는 RF 모듈(200)의 구성 중 RF 필터(220)에 일체로 형성된 리플렉터 그릴핀(224)과 전방 하우징(140)이 이격되도록 구비된 바, 리플렉터 그릴핀(224)의 일부 기능인 접지(GND) 역할이 원활하게 수행될 수 있도록, 전단부가 리플렉터 그릴핀(224)과 통전되게 접촉 결합될 수 있다.
도 12는 도 2의 구성 중 RF 모듈의 전방 하우징에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 13은 RF 모듈이 착탈되는 전방 하우징의 전면 및 RF 모듈의 배면 부위를 나타낸 확대 사시도이며, 도 14는 RF 모듈의 메인 보드에 대한 결합 모습을 나타낸 절개 사시도이고, 도 15는 도 2의 구성 중 단위 RF 모듈을 나타낸 사시도이며, 도 16은 도 15의 분해 사시도이고, 도 17a 내지 도 17d는 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈 및 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 18은 RF 모듈의 구성 중 레이돔의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 19a 및 도 19b는 RF 모듈의 구성 중 방사소자 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 20은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 21은 도 20의 구성 중 방사소자 모듈과 RF 필터 및 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 22a 및 도 22b는 도 20의 구성 중 증폭부 모듈의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 12 내지 도 22b를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예는, 메인 보드(170)의 전면에 배열된 RF 필터(220)와, RF 필터(220) 전면에 배치되는 방사소자 모듈(210)과, RF 필터(220) 및 방사소자 모듈(210) 사이에 배치되어 방사소자 모듈(210)을 접지(GND)함과 아울러, RF 필터(220)의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀(224)을 포함한다.
RF 모듈(200)은, 아날로그 RF 부품들의 집합체로써, 가령, 증폭부 모듈(230)은 RF 신호를 증폭시키는 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 기판(235)을 포함하는 RF 부품이고, RF 필터(220)은 입력된 RF 신호를 원하는 주파수 대역으로 주파수 필터링하기 위한 RF 부품이며, 방사소자 모듈(210)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, RF 필터(220)과, RF 필터(220)의 전방에 배치되는 방사소자 모듈(210)과, RF 필터(220)의 후방에 배치되는 증폭부 모듈(230) 상의 아날로그 증폭소자(미도시)를 포함하는 실시예로 구현될 수 있다.
여기서, 증폭부 모듈(230)은 후술하는 증폭부 기판(235)을 매개로, 후방 하우징(110) 내부의 메인 보드(170)와 전기적으로 연결될 수 있다. 아울러, 이와 같은 전기적인 연결을 위하여 증폭부 기판(235)과 메인 보드(170) 사이에 RFIC 기판부(150)가 매개될 수 있음은 이미 설명한 바 있다.
한편, 상술한 다양한 실시예로 구현되는 RF 모듈(200)이 복수 개로 구비됨으로써 후술하는 안테나용 RF 모듈 조립체를 구성할 수 있다. 그러므로, RF 부품을 제조하는 제조자 입장에서는, 미리 다수의 RF 모듈(200)들을 전방 하우징(140)에 가조립한 상태로, 또는 가조립이 가능한 모듈 단위로 RF 모듈(200)별 또는 RF 모듈 조립체(300) 별로 RF 부품을 제조하여 유통 및 판매가 가능하게 됨에 따라 새로운 시장 환경을 구축할 수 있는 이점을 가진다.
아울러, 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀(224)은, RF 필터(220)에 일체로 성형될 수 있다. 즉, RF 필터(220)는, 금속성분의 몰딩재를 이용하여 다이캐스팅 금형 공법에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 리플렉터 그릴핀(224) 또한 그 기능 상 금속재질로 구비되는 점에서, RF 필터(220)와 리플렉터 그릴핀(224)은, 동일한 금속성분의 몰딩재를 이용하여 RF 필터(220)의 제조 방법과 동일한 다이캐스팅 금형 공법에 의해 일체로 제조될 수 있다. 다만, RF 필터(220)와 리플렉터 그릴핀(224)의 재질은, 반드시 금속재질로 한정되어야 하는 것은 아니고, 유전체 재질로 구비되어 성형되되, 외부면에 도전성의 재질로 피막 형성하는 것도 가능할 것이다.
여기서, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예는, 메인 보드(170)와 RF 필터(220) 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자(도면부호 미표기)가 실장된 증폭부 모듈(230)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, RF 필터(220)를 중심으로 전방에는 방사소자 모듈(210)이 결합되고 후방에는 증폭부 모듈(230)이 결합된 RF 모듈(200)은, 도 12 내지 도 14에 참조된 바와 같이, 각 단위 모듈 별로 전방 하우징(140)을 매개로 메인 보드(170)에 소켓 핀 결합될 수 있다.
이를 위해, 전방 하우징(140)에는, 도 12 내지 도 14에 참조된 바와 같이, 소켓 관통부(143)가 전후 방향으로 관통되게 형성되고, 소켓 관통부(143)의 주변에는 면착부(147)가 형성될 수 있다. 면착부(147)에는 후술하는 이물질 유입 방지링(144)이 삽입 및 개재되는 링 설치홈(149)이 형성될 수 있다. 아울러, 소켓 관통부(143)의 내부에는 RF 모듈(200)의 설치를 위한 모듈 조립 스크류(146)가 상하로 이격되게 구비될 수 있다. 모듈 조립 스크류(146)는, 전방 하우징(140)의 배면부에서 전방으로 관통 조립되어 RF 모듈(200)의 배면 측과 체결될 수 있다.
한편, RF 모듈(200)의 배면부에는, 도 13의 (b)에 참조된 바와 같이, 후술하는 증폭부 기판(235)의 수소켓부(235a)가 관통되어 후방으로 노출되고, 전방 하우징(140)의 면착부(147)에 접합되도록 접합 플랜지(238)가 형성될 수 있다. 접합 플랜지(238)에는 모듈 조립 스크류(146)가 체결 고정되는 스크류 보스(239)가 형성될 수 있다.
여기서, RF 모듈(200)은, 전방 하우징(140)의 전방에 해당하는 전방 외기에 노출되도록 구비되는 바, 우천 또는 먼지 등을 포함하는 이물질이 유입을 방지할 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 모듈(200)은, 도 14에 참조된 바와 같이, RF 모듈(200)의 접합 플랜지(238)가 전방 하우징(140)의 면착부(147)에 상호 밀착시키는 동작으로 모듈 조립 스크류(146)를 이용하여 체결력을 증가시키면, 링 설치홈(149)에 개재된 이물질 유입 방지링(144)이 RF 모듈(200)의 접합 플랜지(238)와 전방 하우징(140)의 면착부 사이를 실링시킬 수 있다.
한편, 증폭부 모듈(230)은, 메인 보드(170)로부터의 신호 및 RF 필터(220)로부터의 신호를 각각 입력받아 소정값만큼 증폭시켜서 출력하는 역할을 수행한다.
여기서, 증폭부 모듈(230)은, 폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간(233)을 가지는 증폭부 바디(231)와, 증폭부 바디(231)의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 RF 필터(220)와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 메인 보드(170)(실시예에 따라 RFIC 기판부(150)가 메인 보드(170)로부터 분리되어 구비된 경우에는, RFIC 기판부(150)가 이에 해당됨)와 신호 연결되는 증폭부 기판(235)과, 증폭부 기판(235)을 덮도록 마련된 증폭부 커버(236)를 포함할 수 있다.
이와 같은 증폭부 모듈(230)은, 도 17a 내지 도 17d에 참조된 바와 같이, 후술하는 RF 필터(220)와는 피드 스루핀 결합을 통해 간편하게 전기적인 연결이 이루어짐과 아울러, 증폭부 바디(231)에 형성된 조립 패널(234)의 스크류 조립홈(234a)을 통해 체결되는 모듈 조립 스크류(250)를 통해 상호 물리적인 결합이 이루어질 수 있다.
증폭부 기판(235)은, RF 필터(220)와는 스루핀 단자(226)를 매개로 피드 스루핀 결합되고, 메인 보드(170)(보다 바람직하게는, RFIC 기판부(150))와는 소켓 핀 결합될 수 있다.
또한, 증폭부 기판(235)에는, 메인 보드(또는, 메인 보드(170)와 별개로 RFIC 기판부(150)가 구비된 실시예에서는 RFIC 기판부(150))에 소켓 핀 결합되기 위한 적어도 하나 이상의 수소켓부(235a)가 구비될 수 있다.
증폭부 기판(235)은, 증폭부 바디(231)의 내측면에 밀착 결합되고, 증폭부 바디(231)의 외측면에는 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자들로부터 발생한 열을 외부 공간으로 방열시키는 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)이 일체로 형성될 수 있다. 증폭부 기판(235)에는, 아날로그 증폭소자로서 PA 소자 및 LNA 소자 중 적어도 하나가 실장될 수 있다.
주요 발열소자인 아날로그 증폭소자들(PA 소자 및 LNA 소자)은, 종래 후방 하우징(110)과 전방 하우징(140) 사이의 설치 공간(115)에 구비된 메인 보드(170)에 실장되었던 부품이었으나, 본 발명의 일 실시예의 경우, 증폭부 모듈(230)과 같은 모듈 단위로 제조하고, 방열이 용이한 공간인 전방 하우징(140)의 전면 공간으로 정의되는 전방 외기 측으로 노출되도록 설계 변경함으로써, 설치 공간(115) 상의 열적 과부하를 분산시킴은 물론 방열 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 창출할 수 있다.
여기서, 증폭부 기판(235)은, 도 19a 및 도 19b에 참조된 바와 같이, 증폭부 바디(231)의 기판 안착공간(233)의 내측면에 일면이 밀착되도록 안착 설치되고, 아날로그 증폭소자 중 전력 증폭기(Power Amplifier)인 2개의 PA(251,252)가 타면에 실장되어 2T2R을 구성할 수 있다.
2개의 PA(251,252)로부터 생성된 열은 기판 안착공간(233)의 내면에 인접되게 일체로 형성된 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)을 통해 외부로 용이하게 방열될 수 있다.
그러나, 반드시 2개의 PA(251,252)가 반드시 증폭부 기판(235)의 타면에 집중 설치되어야 하는 것은 아니고, 도 20 내지 도 22b에 참조된 바와 같이, 증폭부 기판(235)의 양면에 각각 하나씩 실장 배치될 수 있다. 즉, 도 22a에 참조된 바와 같이, 하나의 RF 모듈(200a)에서 2T2R을 구현하는 PA(251,252) 중 하나(251)를 증폭부 기판(235)의 타면(즉, 후술하는 증폭부 커버(236a) 측에 대향하는 면)에 1T1R을 구현하도록 실장 배치할 수 있다.
또한, 도 22b에 참조된 바와 같이, 하나의 RF 모듈(200a)에서 2T2R을 구현하는 PA(251,252) 중 다른 하나(252)를 증폭부 기판(235)의 일면(즉, 기판 안착공간(233)의 내면에 대향하는 면)에 1T1R을 구현하도록 실장 배치할 수 있다. 그러므로, 증폭부 기판(235)의 각면은 1T1R을 구현하고, 하나의 RF 모듈(200a)에서 2T2R을 구현하는 것이다.
아울러, 도 22a 및 도 22b에 참조된 바와 같이, 증폭부 바디(231)의 기판 안착공간(233)을 덮도록 마련된 증폭부 커버(236a)의 외측면에는 상술한 증폭부 바디(231)의 외측면에 일체로 형성된 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)과 대응되는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236b)가 일체로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 증폭부 모듈(230)의 다른 실시예에 따르면, 하나의 RF 모듈(200a) 내에서 2T2R을 구현하는 2개의 PA(251,252)를 증폭부 기판(235)의 양면에 각각 1T1R을 구현하도록 분산 배치하고, 증폭부 기판(235)의 양면으로부터 각각 생성된 열을 증폭부 바디(231) 및 증폭부 커버(236a)의 양측을 통해 분산 방열함으로써, 방열 성능을 보다 극대화할 수 있는 이점을 제공한다.
도 23은 RF 모듈의 구성 중 증폭부 모듈의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 24는 도 23의 분해 사시도이며, 도 25는 도 23의 C-C선을 따라 취한 단면도 및 절개 사시도이다.
도 23 내지 도 25를 참조하면, 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)로써, 열전달 매개체(도 23 내지 도 25의 도면부호 '260' 참조)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)는, 도 23 내지 도 25를 참조하면, 증폭부 기판(235)이 배치된 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236)에는, 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자로부터 발생한 열을 다수의 증폭부 히트싱크핀(232) 또는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236b)으로 열전달을 매개하기 위한 열전달 매개체로써 베이퍼 챔버(vapor chamber)(260)가 더 배치될 수 있다.
여기서, 열전달 매개체는, 반드시 베이퍼 챔버(vapor chamber)로 한정되는 것은 아니고, 실질적으로 발열이 되는 아날로그 증폭소자와 다수의 증폭부 히트싱크핀(232) 또는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236) 사이의 이격거리에 따라 히트 파이프(heat-pipe)를 채용할 수 있음은 당연하다. 아울러, 상술한 베이퍼 챔버나 히트 파이프가 혼용된 구조 또한 채용될 수 있다.
가령, 증폭부 바디(231)의 내부 구조 설계 상, 증폭부 기판(235)에 실장된 아날로그 증폭소자의 외면이, 직접 다수의 증폭부 히트싱크핀(232)이 형성된 증폭부 바디(231)의 내측면 또는 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236)이 형성된 증폭부 커버(236)의 내측면과 직접 표면 열접촉되지 않는 경우로서, 양자 사이의 이격 공간이 상대적으로 적은 경우에는 판상으로 구비된 베이퍼 챔버(260)를 채용하는 것이 바람직하고, 양자 사이의 이격 공간이 상대적으로 큰 경우에는 히트 파이프(미도시)를 채용하는 것이 바람직하다.
다만, 도 23 내지 도 25에 참조된 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)에서는, 증폭부 커버(236)의 외측면에 다수의 증폭부커버 히트싱크핀(236)이 형성되지 않은 것으로 도해되어 있으므로, 이하에서는, 베이퍼 챔버(260)는 증폭부 바디(231)의 내측면과 증폭부 기판(235) 사이에 위치되는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. 그러나, 열전달 매개체로서의 히트 파이프의 채용 및 그 설치 위치가 배제되거나 제한되는 것은 아니라고 할 것이다.
또한, 도 23 내지 도 25에 참조된 증폭부 모듈의 또 다른 실시예(200b)의 베이퍼 챔버(260)는, 증폭부 바디(231)와는 별개로 제조되어 증폭부 바디(231)의 내부에 설치되는 것으로 도해되어 있으나, 반드시 베이퍼 챔버(260)가 증폭부 바디(231)와는 별도로 제조되어야 하는 것은 아니고, 후술하는 바와 같이, 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236)에 일체로 형성되는 것도 가능하다.
보다 상세하게는, 도 24에 참조된 바와 같이, 베이퍼 챔버(260)를 증폭부 바디(231)의 일측 개구된 공간에 증폭부 기판(235)을 설치하기 전에 밀착시킨다. 이때, 베이퍼 챔버(260)의 일면은 증폭부 바디(231)의 평평한 내측면에 표면 열접촉되도록 평평하게 형성되어 밀착 배치됨이 바람직하다.
여기서, 베이퍼 챔버(260)의 타면에는 증폭부 기판(235)의 양면 중 마주하는 면에 실장되어 돌출된 아날로그 증폭소자들이 형합되어 표면 열접촉되는 면적이 증가하도록 소자 형합홈(263)이 형성될 수 있다. 이는, 증폭부 모듈의 일 실시예(200) 및 다른 실시예(200a)와는 달리, 아날로그 증폭소자들이 직접 표면 열접촉되는 대상 면이 증폭부 바디(231)가 아니라 베이퍼 챔버(260)가 되기 때문이다.
다만, 도 24 및 도 25에 참조된 바와 같이, 증폭부 기판(235)에 실장된 다수의 아날로그 증폭소자들 중 발열량이 상대적으로 큰 발열소자로써 베이퍼 챔버(260)를 매개하여 열전달 방식으로 방열하는 것이 불리한 증폭소자들의 직접적인 증폭부 바디(231)의 내측면과의 표면 열접촉을 위하여, 베이퍼 챔버(260)에는 소자 관통부(261)가 더 형성될 수 있다. 소자 관통부(261)를 관통하도록 배치된 아날로그 증폭소자는 직접적으로 증폭부 바디(231)의 내측면에 표면 열접촉되는 점에서 보다 높은 방열 성능을 보유한 채로 외기 방열이 이루어질 수 있다.
예를 들면, 증폭부 기판(235)의 양면 중 베이퍼 챔버(260)와 마주하는 면에는 아날로그 증폭소자로서 2T2R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치된 것으로 가정할 경우, 베이퍼 챔버(260)의 소자 관통부(261)에는, 상대적으로 발열량이 높은 PA 소자가 관통 배치되고, 베이퍼 챔버(260)의 소자 형합홈(263)에는, 상대적으로 발열량이 낮은 LNA 소자가 형합될 수 있다.
여기서, 증폭부 기판(235)의 양면 중 일면에 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고, 증폭부 기판(235)의 양면 중 타면에 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치된 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 베이퍼 챔버(260)는, 증폭부 바디(231)의 내측면과 증폭부 기판(235)의 일면 사이 및 증폭부 커버(236)의 내측면과 증폭부 기판(235)의 타면 사이에 각각 배치될 수 있다.
한편, 베이퍼 챔버(260)의 테두리 부위에는, 증폭부 바디(231)에 대한 증폭부 커버(236)의 조립 나사(237)를 이용한 스크류 체결 시 조립 나사(237)의 증폭부 바디(231)에 대한 체결을 위하여 일부가 절개된 다수의 스크류 체결홈(265)이 형성될 수 있다.
베이퍼 챔버(260)의 일면을 증폭부 바디(231)의 내측면에 밀착 배치된 상태에서, 증폭부 기판(235)을 베이퍼 챔버(260)의 타면에 밀착시킨 후, 다수의 조립 나사(237)를 이용하여 증폭부 커버(236)를 증폭부 바디(231)에 고정시키는 동작으로 베이퍼 챔버(260)를 안정적으로 증폭부 바디(231)의 내부에 고정시킬 수 있다.
또한, 도면에 도시되지 않았으나, 증폭부 바디(231)의 일측 개구된 공간에 증폭부 기판(235)을 먼저 설치한 다음 증폭부 커버(236)를 설치하기 전에 베이퍼 챔버(260)를 증폭부 기판(235)의 외측면을 덮도록 설치하되, 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자의 표면이 베이퍼 챔버(260)의 내측면에 표면 열 접촉되도록 설치한 후, 증폭부 커버(236)를 베이퍼 챔버(260)의 외측면과 표면 열 접촉되도록 설치하는 것도 가능하다.
아울러, 증폭부 바디(231)의 내부에 설치되는 증폭부 기판(235)을 기준으로 양면부에 각각 상술한 베이퍼 챔버(260)를 모두 설치하는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.
도 25를 참조하면, 증폭부 기판(235)과 증폭부 바디(231)의 증폭부 히트싱크핀(232) 사이에 상술한 베이퍼 챔버(260)를 배치하여, 증폭부 기판(235)의 아날로그 증폭소자로부터 발생한 열이 베이퍼 챔버(260)를 열전달 매개체로 하여 증폭부 히트싱크핀(232)으로 신속하게 열전도할 수 있으므로, 방열 성능이 크게 향상되는 이점을 가진다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 베이퍼 챔버(260)는, 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236a)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 증폭부 바디(231) 또는 증폭부 커버(236a)는 내측면 일부에 냉매가 충진되는 냉매 충진부(도면부호 미표기)가 형성되도록 구비되고, 냉매 충진부에 냉매가 충진됨으로써 베이퍼 챔버(260)를 구현할 수 있다.
도 26a 및 도 26b는 방사소자 모듈의 분해 사시도이고, 도 27은 방사소자 모듈의 구성 중 방사용 디렉터의 레이돔에 대한 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
한편, RF 필터는, 도 12 내지 도 22b에 참조된 바와 같이, 다수의 캐비티(222)가 전방으로 개구되게 형성된 필터 바디(221)와, 캐비티(222) 내부에 각각 배치된 공진 바(223)와, 필터 바디(221)의 전면을 차폐하도록 배치된 필터 아우터 패널(228)을 포함할 수 있다. 필터 아우터 패널(228)과 필터 바디(221) 사이에는 필터 튜닝 커버(227)가 결합될 수 있다.
여기서, 방사소자 모듈(210)은, 필터 아우터 패널(228) 전면을 덮도록 필터 바디(221)의 내측에 안착 결합될 수 있다.
한편, RF 모듈(200)은, RF 필터(220)의 전단부에 결합됨과 아울러, 방사소자 모듈(210)을 외부로부터 보호하는 레이돔 커버(240)를 더 포함할 수 있다.
레이돔 커버(240)의 테두리 부위에는 후크 결합부(241)가 다수개 형성되고, 레이돔 커버(240)는 필터 바디(221)의 단차 부위에 후크 결합부가 결합되는 동작으로 후크 결합될 수 있다.
레이돔 커버(240)의 재질은 기존 단일의 레이돔 패널의 재질과 동일한 재질로 형성되되, 단위 RF 모듈(200) 마다 각각 하나씩 나뉘어 결합될 수 있다. 즉, 레이돔 커버(240)의 재질은 전파의 투과가 용이한 수지 재질로 구비되어도 무방하고, 방사소자 모듈(210)의 구동시 발생하는 열이 미미하므로, 방열과는 무관한 단열 재질로 구비되어도 상관없다.
레이돔 커버(240)는, 방사소자 모듈(210)을 외부로부터 은닉시키면서 필터 바디(221)에 결합됨으로써, 외부 환경(이물질 등)으로부터 방사소자 모듈(210)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 특히, 레이돔 커버(240)는, 도면에 도시되지 않았으나, 전방 하우징(140)의 전면 공간인 전방 외기에 RF 모듈(200)이 노출되도록 설치되는 바, 빗물 등과 같은 이물질이 방사소자 모듈(210)이 구비된 내부로 유입되는 것을 완전 차단하는 실링 구조를 가지는 것이 바람직하다.
여기서, RF 필터(220)와 방사소자 모듈(210)은, 도 18에 참조된 바와 같이, 스루핀 단자(226)를 매개로 하는 피드 스루핀(Feed through-pin) 결합 방식을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 상술한 다양한 실시예로 구현되는 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
RF 모듈(200)은, 도 12 내지 도 20에 참조된 바와 같이, 전방 하우징(140)을 매개로 메인 보드(170)의 전면에 적층 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 있어서, RF 모듈(200)은, 복수 개로 구비되어 안테나용 RF 모듈 조립체의 일 구성을 이룬다.
여기서, RF 모듈(220)은, 도 12 및 도 22b에 참조된 바와 같이, 좌우방향으로 총 8개가 인접하게 배열됨과 아울러, 이와 같은 다수의 RF 모듈(200)이 상하방향으로 각각 총 4열 배치된 것을 채택하고 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그 배열 위치 및 RF 모듈(200)의 개수는 다양하게 설계 변형될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 RF 필터(220)은, 일측에 소정의 캐비티(222)가 형성되고, 상기 캐비티(222) 내에 DR(Dielectric Resonator) 또는 금속성 공진봉으로 구성된 공진바(223)가 구비된 캐비티 필터인 것을 예시로 설명하고 있으나, RF 필터(220)은 이에 한정하지 않고 유전체 필터 등 다양한 필터가 채택될 수 있다.
아울러, 다수의 방사소자 모듈(210)은, 다수의 RF 필터(220) 각각의 개수에 대응되게 결합되고, 방사소자 모듈(210) 각각은 2T2R을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 총 64T64R가 구현된 모델을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 방사소자 배치 면적을 2배로 확보 가능한 경우, 방사소자 모듈(210) 각각이 1T1R을 구현하도록 구비되는 것도 가능하고, 방열 성능을 보다 향상시킬 수 있다고 전제할 경우, 방사소자 모듈(210) 각각이 4T4R을 구현하도록 구비되는 것도 가능하다.
일반적으로 빔포밍(Beamforming)의 구현을 위해서는, 도 2 내지 도 10에 참조된 바와 같이, 배열 안테나(Array antenna)로써 다수의 방사소자 모듈(210)이 필요하고, 다수의 방사소자 모듈(210)은 좁은 방향성 빔(narrow directional beam)을 생성하여 지정된 방향으로의 전파 집중을 증가시킬 수 있다. 최근 다수의 방사소자 모듈(210)은, 다이폴 타입의 다이폴 안테나(Dipole antenna) 또는 패치 타입의 패치 안테나(Patch antenna)가 가장 높은 빈도로 활용되고 있으며, 상호간의 신호간섭이 최소화되도록 이격되게 설계 배치된다.
본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈(200)의 일 실시예에 있어서, 방사소자 모듈(210)은, 도 26a 및 도 26b에 참조된 바와 같이, 상하로 길게 형성되고, 다수의 RF 필터(220) 전면에 각각 배열되는 방사소자용 인쇄회로기판(211)과, 방사소자용 인쇄회로기판(211)의 전면에 패턴 인쇄 형성된 적어도 하나의 안테나 패치회로부(212)와, 적어도 하나의 안테나 패치회로부(212) 각각을 급전 연결하는 급전 라인(213)을 포함할 수 있다.
방사소자용 인쇄회로기판(211)의 전면에는, 도 26a에 참조된 바와 같이, 직교하는 ±45 편파 또는 수직/수평 편파 중 어느 하나의 이중편파를 발생시키는 이중편파 패치 소자로써 상술한 안테나 패치회로부(163)가 인쇄 형성될 수 있다. 안테나 패치회로부(212)는 3개가 각각 상하 방향(길이방향)으로 이격되게 인쇄 형성될 수 있고, 각각의 안테나 패치회로부(212)는 급전 라인(213)에 의하여 상호 연결될 수 있다.
한편, 방사소자용 인쇄회로기판(211)에는, 도 26a 및 도 26b에 참조된 바와 같이, 급전 라인(213)에서 분기되어 급전 신호를 인가 또는 출력하기 위한 입력측 피딩 라인 및 출력측 피딩 라인이 형성되고, 입력측 피딩 라인과 출력측 피딩 라인의 선단부에는 방사소자용 인쇄회로기판(211)의 후방에 배치된 스루핀 단자가 삽입되기 위한 입력측 스루홀(214a) 및 출력측 스루홀(214b)이 관통되게 형성될 수 있다. 입력측 스루홀(214a) 및 출력측 스루홀(214b)에는 각각 RF 필터(220)의 구성 중 하나인 스루핀 단자(226)가 삽입되어 급전 라인(213)과 통전시킬 수 있다.
한편, 방사용 디렉터(217)는 열전도성 또는 도전성 금속재질로 형성되어 안테나 패치회로부(212)와 전기적으로 연결된다. 방사용 디렉터(217)는 방사 빔의 방향을 전방향으로 유도하는 역할을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 모듈(200)에서는, 최대의 Gain을 확보할 수 있도록, 각각의 RF 모듈(200)에 총 3개의 방사용 디렉터(217)가 배치된다.
아울러, 방사용 디렉터(217)는, 도 26a 및 도 26b에 참조된 바와 같이, 레이돔 커버(24)의 배면에 형성된 다수의 결합 돌기(247a)가 각각 끼움 결합되는 다수의 결합홀(217a)이 형성될 수 있다.
따라서, 방사용 디렉터(217)는, 방사소자용 인쇄회로기판(211)과 함께 레이돔 커버(240)의 배면에 상술한 다수의 결합 돌기(247a) 및 다수의 결합홀(217a)를 매개로 모듈 결합된 후, 레이돔 커버(240)가 후크 결합부(241)를 매개로 RF 필터(220)에 결합되는 동작으로 간편하게 조립될 수 있다.
한편, 안테나 장치에 있어 리플렉터는 안테나 회로의 접지(ground)를 제공하는 역할과 함께 반사 표면으로서의 기능을 수행한다. 가령, 이중 편파 안테나의 후방 방사는 주 방사 방향으로 반사되며, 이에 의해 이중 편파 안테나의 빔 효율이 향상된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 후술하는 리플렉터 그릴핀(224)과 필터 아우터 패널(228)이 함께 리플렉터 기능을 수행할 수 있다.
도 28은 도 2의 RF 모듈의 구성 중 리플렉터 그릴핀의 형상 및 배치 모습을 나타낸 사시도 및 일부 확대도이고, 도 29는 리플렉터 그릴핀의 배치 관계를 나타낸 일부 확대 사시도이다.
리플렉터 그릴핀(224)은, 도 28 및 도 29에 참조된 바와 같이, 인접하는 RF 필터(200)의 리플렉터 그릴핀(224)이 조합되어, 그릴 형상의 방열공이 형성된 메쉬(mesh) 형상을 이룰 수 있다. 다수의 리플렉터 그릴핀(224)이 형성하는 다수의 방열공은, 상대적으로 후방에 해당되는 다수의 RF 필터(220)의 후방 측인 전방 하우징(140)으로부터 방열된 열이 외부 공간과 통기가 용이하도록 하는 역할을 하는 구성으로써, 전방 하우징(140)의 전면과 리플렉터 그릴핀(224) 사이의 내부에 생성된 열을 외부로 배출시키는 열 배출공 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치(100)의 방열에 외기를 적극적으로 이용할 수 있게 된다.
여기서, 도 28 및 도 29에 참조된 바와 같이, 리플렉터 그릴핀(224) 중 일부(224-1)는, 좌우 방향으로 인접하는 RF 필터(220)에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-2)과 상호 오버랩되도록 연장 형성될 수 있다. 또한, 도 28 및 도 29에 참조된 바와 같이, 리플렉터 그릴핀(224)의 일부(224-3)는, 상하 방향으로 인접하는 RF 필터(220)에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-4)과 상하 일직선이 되도록 연장 형성될 수 있다.
도 28에 참조된 바와 같이, 다수의 리플렉터 그릴핀(224-1~224-4) 각각이 충분한 접지(GND) 역할을 수행함과 동시에 소정의 통기 성능을 유지하도록 일측의 RF 필터(220) 측에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-1,224-3)과 이에 인접하는 타측의 RF 필터(220) 측에 형성된 리플렉터 그릴핀(224-2,224-4)이 상호 접촉되지는 않으나 상술한 소정 크기의 방열공을 형성할 수 있다.
여기서, 리플렉터 그릴핀(224) 간 이격간격(d1,d2)은 그 내구성, 방열 특성을 시뮬레이션하여 적절히 설계될 수 있으며, 바람직하게는 방사소자 모듈(210)에 포함된 방사소자의 배치 간격을 고려하여 설정될 수 있다. 아울러, 리플렉터 그릴핀(224) 간 이격간격(d1,d2)은, 후술하는 바와 같이, 동작 주파수의 파장을 고려하여 설계될 수 있다.
예를 들면, 리플렉터 그릴핀(224) 사이의 간격(d1,d2)은 동작 주파수의 1/10λ 내지 1/20λ 의 범위 내의 크기를 가지도록 설정될 수 있다. 여기서, 간격 1/10λ는 방사소자 모듈(210)의 충분한 접지(GND) 역할을 수행하기 위한 상한 임계치로서의 의미가 있고, 간격 1/20λ는 다수의 리플렉터 그릴핀(224)이 상호 형성하는 방열공을 통한 최소한의 외기 유동을 확보하기 위한 하한 임계치로서의 의미가 있다.
그러므로, 리플렉터 그릴핀(224) 사이의 간격(d1,d2)은, 동작 주파수의 1/20λ 보다는 크고, 동작 주파수의 1/10λ 보다는 작은 범위를 가지도록 형성됨이 바람직하다.
보다 상세하게는, 도 29에 참조된 바와 같이, RF 필터(220)가 좌우 방향으로 인접되게 배치된 경우, 리플렉터 그릴핀(224-1,224-3)은 상호 오버랩되게 구비된 점에서, 리플렉터 그릴핀(224-1,224-3) 간 간격(d2)은 상기 동작 주파수의 1/20λ 보다 작은 크기를 가지도록 설정됨이 바람직하다.
또한, 도 29에 참조된 바와 같이, RF 필터(220)가 상하 방향으로 인접되게 배치된 경우, 리플렉터 그릴핀(224-2,224-4)은 상하 일직선을 이룸에 따라, 리플렉터 그릴핀(224-2,224-4) 간 간격(d1)은 상기 파장의 1/10λ 보다 작은 크기를 가지도록 설정됨이 바람직하다.
아울러, 리플렉터 그릴핀(224)은, 상술한 필터 아우터 패널(228)과 함께 다수의 RF 필터(220) 전면을 덮도록 배치되되, 다수의 방사소자 모듈(210)의 접지 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 필터 아우터 패널(228), RF 필터(220)의 필터 바디(221) 및 리플렉터 그릴핀(224)은 모두 금속 재질로 이루어짐이 바람직하다.
리플렉터 그릴핀(224)은, 접지(GND) 기능 측면에서, 상술한 필터 아우터 패널(228)과 함께 다수의 RF 필터(220)과 다수의 방열소자 모듈(210) 사이에서 공통 접지(common ground) 영역을 확장하는 기능을 수행하는 구성으로 정의될 수 있다.
나아가, 리플렉터 그릴핀(224)은, 방사소자 모듈(210)의 접지 역할만을 수행하는 것은 아니고, 전방 하우징(130)의 전면 전방으로 정의되는 전방 외기에 대하여 노출된 RF 필터(220)를 외부로부터 보호하는 역할도 수행할 수 있다.
도 30a 및 도 30b는 도 15의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도 및 부분 확대도이다.
도 30a를 참조하면, 레이돔 커버(240)에 방사소자 모듈(210)이 결합된 상태에서, 레이돔 커버(240)를 RF 필터(220) 측에 후방으로 밀착 조립하면, 이와 동시에 스루핀 단자(226)가 구비된 연결 공간(226a) 측으로 조립력이 발생하고, 연결 공간(226a)의 전방측에 배치된 탄성 그라운드 와셔(226b)의 탄성 지지를 받아 조립 공차를 해소하면서 정해진 위치에서 곧바로 피드 스루핀 결합이 완료된다.
또한, 도 30b를 참조하면, RF 필터(220)와 증폭부 모듈(230)을 상호 밀착 결합시킬 때, 스루핀 단자(229)가 RF 필터(220) 내부에 구비되어 증폭부 모듈(230)과의 전기적 연결을 매개하는 스루핀 연결 단자(229c)에 접속될 경우, RF 필터(220)의 후방 측에 배치된 탄성 그라운드 와셔(229b)의 탄성 지지를 받아 조립 공차를 해소하면서 정해진 위치에서 곧바로 피드 스루핀 결합이 완료될 수 있다.
따라서, RF 모듈(200)의 각 구성품의 조립이 각각 피드 스루핀 결합으로 간단한 방법으로 완료됨과 동시에, RF 모듈(200) 자체를 메인 보드(170)의 전면에 접속시킴에 있어서도, 상술한 바와 같이 소켓 핀 결합이라는 간편한 동작으로 이루어짐에 따라 전체적인 조립성이 크게 향상될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는, 기존 단일한 형태의 레이돔을 각각 RF 모듈(200) 별로 분리되는 단위 레이돔 커버(240)로 구비하여 각 방사소자 모듈(210)을 효과적으로 보호하고, 안테나 장치(100)의 내부 시스템 열을 후방 뿐만 아니라 전방을 포함하는 전방위로 용이하게 방출할 수 있으므로, 종래 대비 방열 성능이 크게 향상되는 효과를 가진다.
이상, 본 발명에 따른 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
본 발명은, 방사소자 모듈 및 RF 소자를 메인 보드로부터 완전 분리하되 전방 외기에 노출되도록 배치함과 아울러, 종래 방사소자가 구비된 전방 측으로의 방열 설계 어려움을 해소할 수 있는 안테나용 RF 모듈 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공한다.

Claims (12)

  1. 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터;
    상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈; 및
    상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 내장된 증폭부 모듈; 을 포함하고,
    상기 증폭부 모듈은,
    폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디;
    상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판;
    상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버; 및
    상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버를 포함하는, 안테나용 RF 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이퍼 챔버에는, 상기 증폭부 기판에 실장된 상기 아날로그 증폭소자들 일부가 관통하는 소자 관통부가 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 어느 하나에는, 상기 증폭부 바디의 평평한 내측면 또는 상기 증폭부 커버의 평평한 내측면에 표면 열접촉되도록 평평하게 형성되고,
    상기 베이퍼 챔버의 일면 또는 타면 중 다른 하나에는, 상기 증폭부 기판의 마주하는 면에 실장되어 돌출된 상기 아날로그 증폭소자들이 형합되어 표면 열접촉되는 면적이 증가하도록 소자 형합홈이 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 증폭부 기판의 양면 중 상기 베이퍼 챔버와 마주하는 면에는 아날로그 증폭소자로서 2T2R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고,
    상기 베이퍼 챔버의 소자 관통부에는 상대적으로 발열량이 높은 상기 PA 소자가 관통 배치되며,
    상기 베이퍼 챔버의 소자 형합홈에는 상대적으로 발열량이 낮은 상기 LNA 소자가 형합되는, 안테나용 RF 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 증폭부 기판의 양면 중 일면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되고,
    상기 증폭부 기판의 양면 중 타면에는 아날로그 증폭소자로서 1T1R을 구현하는 PA 소자 및 LNA 소자가 실장 배치되며,
    상기 베이퍼 챔버는, 상기 증폭부 바디의 내측면과 상기 증폭부 기판의 일면 사이 및 상기 증폭부 커버의 내측면과 상기 증폭부 기판의 타면 사이에 각각 배치되는, 안테나용 RF 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 RF 필터 및 상기 방사소자 모듈 사이에 배치되어 상기 방사소자 모듈을 접지(GND)함과 아울러, 상기 RF 필터의 전방으로부터 후방으로 외기를 유입시키거나 상기 RF 필터의 후방으로부터 전방으로 외기를 유출시키는 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀; 및
    상기 RF 필터의 전면에 결합되고, 상기 방사소자 모듈을 외부로부터 보호하는 레이돔 커버; 를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 리플렉터 그릴핀은, 상기 RF 필터에 일체로 성형되는, 안테나용 RF 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 RF 필터는, 다수의 캐비티가 전방으로 개구되게 형성된 필터 바디 및 상기 캐비티 내부에 각각 배치된 공진 바; 를 포함하고,
    상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전단 테두리를 따라 상측, 하측 및 좌측 및 우측 방향으로 연장되되, 각각 소정의 이격 거리를 가지도록 배치 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 필터 바디의 전면을 차폐하도록 배치된 필터 아우터 패널과 함께 리플렉터 기능을 수행하는, 안테나용 RF 모듈.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 리플렉터 그릴핀은, 상기 방사소자 모듈에 포함된 방사소자의 길이를 고려하여 설정된, 안테나용 RF 모듈.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 RF 필터 및 상기 리플렉터 그릴핀은, 금속재의 몰딩재를 이용하여 다이캐스팅 금형 공법에 의해 일체로 제조되는, 안테나용 RF 모듈.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 리플렉터 그릴핀 중 일부는, 인접하는 RF 필터에 형성된 리플렉터 그릴핀과 상호 오버랩되도록 연장 형성된, 안테나용 RF 모듈.
  12. 적어도 하나의 디지털 소자가 전면 또는 후면에 실장된 메인 보드;
    상기 메인 보드가 설치되는 설치 공간 전방이 개구되게 형성된 함체 형성의 후방 하우징;
    상기 후방 하우징의 개구된 전방을 차폐하되, 상기 후방 하우징의 설치 공간과 외부 공간을 구획하도록 배치된 전방 하우징; 및
    상기 전방 하우징의 전방에 배치되되, 상기 메인 보드와 전기적인 신호 라인을 통해 연결된 복수의 안테나용 RF 모듈; 을 포함하고,
    상기 복수의 안테나용 RF 모듈 각각은,
    상기 메인 보드의 전면에 배열된 RF 필터;
    상기 RF 필터 전면에 배치되는 방사소자 모듈; 및
    상기 메인 보드와 상기 RF 필터 사이에 배치되고, 적어도 하나의 아날로그 증폭소자가 실장된 증폭부 모듈; 을 포함하며,
    상기 증폭부 모듈은,
    폭방향 일측 또는 타측이 개구된 기판 안착공간을 가지는 증폭부 바디;
    상기 증폭부 바디의 내부에 안착되되, 테두리 전단부는 상기 RF 필터와 신호 연결되고, 테두리 후단부는 상기 메인 보드와 신호 연결되는 증폭부 기판;
    상기 증폭부 기판을 덮도록 마련된 증폭부 커버; 및
    상기 증폭부 바디와 상기 증폭부 기판 사이 또는 상기 증폭부 커버와 상기 증폭부 기판 사이에 위치되어 상기 증폭부 기판에 실장된 아날로그 증폭소자들로부터 생성된 열의 전달을 매개하는 베이퍼 챔버; 를 포함하는, 안테나 장치.
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