KR101759286B1 - 트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재 - Google Patents

Abstract

도파관을 통해 전송되는 신호를 기판에 전달하기 위한 트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재가 개시된다. 본 발명의 일측면에 따르면, 일측으로 개방되는 내부공간을 구획하는 도파관 본체 및 내부공간의 개방된 일측에 위치하는 트랜지션 부재를 포함하는 트랜지션 도파관이 제공된다. 여기서, 트랜지션 부재는 내부공간 내로 돌출하는 리지부 및 리지부로부터 외부를 향해 내부공간 밖으로 돌출하는 연결부를 포함한다. 본 발명의 일실시예는 제조를 위한 노력 및 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 최종 제품의 성능을 향상시킬 수 있다는 장점을 제공한다.

Description

트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재{TRANSITION WAVEGUIDE AND TRANSITION ELEMENT}

본 발명은 트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도파관을 통해 전송되는 신호를 기판에 전달하기 위한 트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재에 관한 것이다.

마이크로파(microwave)는 그 파장이 매우 짧고 특성이 빛과 유사하여 다중 통신에 유리하며, 작은 출력으로도 장거리 통신이 가능하여 TV나 전화 등의 중계 회선과 레이더 등에 사용되고 있다.

이러한 마이크로파의 전송 선로로서 도파관(waveguide)이 사용될 수 있는데, 도파관은 도체에 의한 저항 손실과 전파 중 전파 에너지의 손실 그리고 유전체의 손실이 적으며, 방사 손실이 없고 취급할 수 있는 전력이 크다는 장점이 있다. 도파관에 형성된 내부 공간을 통해 전송되는 신호를 기판에 형성된 스트립라인 또는 동축 케이블 등의 전송 매체로 전달하기 위해서는 트랜지션(transition)이 요구되며, 이를 위해 별도의 트랜지션 부재가 사용될 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 도파관과 기판 사이의 신호 전송을 위한 트랜지션 구성을 개념적으로 도시한 사시도이다.

종래의 도파관과 동축 케이블간 신호 전송을 위한 트랜지션 장치(10)는 도파관(20) 및 이에 연결되는 기판(30) 사이에 위치할 수 있으며, 신호 전송 시 반사파로 인한 손실을 방지하기 위하여 임피던스 매칭을 위한 비드(bead)(11)와 리지(ridge)(12)가 사용될 수 있다.

여기서 비드(11)는 내심과 외심, 그리고 내심과 외심 사이에 채워진 유전체로 구성되는데, 비드(11)의 내심은 기판(30)의 라인에 연결되고, 비드(11)의 외심은 하우징(13)의 홀에 솔더링(soldering)으로 고정되어 비드(11)가 하우징(13)에 고정되도록 한다. 또한, 리지(12)는 비드(11)와 연결되어 도파관(20) 내에 삽입되는데, 리지(12)와 비드(11)는 솔더링되어 연결된다.

결국, 종래의 트랜지션 장치(10)는 비드(11)를 하우징(13)에 고정시키기 위한 솔더링 공정과, 별개의 구성 요소인 비드(11)와 리지(12)를 연결하기 위한 솔더링 공정이 추가로 필요한 단점이 있다. 이는 트랜지션 장치(10) 및 도파관(20)이 적용된 구성의 제조 비용을 증가시키는 요인이 된다.

또한, 별개의 구성 요소인 비드(11)와 리지(12)를 솔더링 공정으로 연결하므로 기계적 공차(tolerance)가 증가하게 될 뿐만 아니라, 이에 따라 임피던스 매칭이 불안정해진다는 단점이 있다.

이에, 사용 부품을 간소화하고, 솔더링과 같은 추가 공정을 제거하여 효율적으로 트랜지션을 제공할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 일측면은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도파관과 기판 사이의 트랜지션을 위한 사용 부품 개수를 감소하는 방안을 제공하려는 것이다.

또한, 솔더링과 같은 추가 공정을 제거하여 비용을 절감하고 효율적으로 트랜지션을 구현할 수 있는 방안을 제공하려는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 일측으로 개방되는 내부공간을 구획하는 도파관 본체 및 내부공간의 개방된 일측에 위치하는 트랜지션 부재를 포함하는 트랜지션 도파관이 제공된다. 여기서, 트랜지션 부재는 내부공간 내로 돌출하는 리지부 및 리지부로부터 외부를 향해 내부공간 밖으로 돌출하는 연결부를 포함한다.

리지부는 상이한 높이에 위치하여 단차를 갖는 복수의 턱을 포함할 수 있다.

연결부가 내부공간 밖으로 돌출하는 길이는 트랜지션 부재에 연결되는 기판의 두께 이상으로 설정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관은 트랜지션 부재에 연결되는 기판을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 기판에는 연결부의 직경에 대응하는 내경을 가진 관통홀이 형성될 수 있고, 연결부는 관통홀에 삽입될 수 있다.

기판의 양면 중 도파관 본체를 향하는 일면에는 접지 부재가 형성될 수 있고, 일면의 반대편에 위치한 타면에는 스트립라인이 형성될 수 있는데, 연결부는 관통홀을 통과하여 스트립라인에 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 연결부의 일부에는 절연물질이 도포된 절연층이 형성될 수 있는데, 연결부의 말단의 적어도 일부에는 절연층이 형성되지 않아 연결부가 기판의 일면과는 전기적 연결이 이루어지지 않고 기판의 타면과는 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 일측면에 따르면, 일측으로 개방되는 내부공간을 포함하는 도파관에 결합되는 트랜지션 부재가 제공된다. 이러한 트랜지션 부재는 내부공간 내에 결합되는 리지부 및 리지부로부터 도파관의 외부를 향해 내부공간 밖으로 돌출하는 연결부를 포함한다.

리지부는 상이한 높이에 위치하여 단차를 갖는 복수의 턱을 포함할 수 있다.

연결부가 내부공간 밖으로 돌출하는 길이는 트랜지션 부재에 연결되는 기판 의 두께 이상으로 설정될 수 있다.

리지부는 도파관과 접하는 면의 적어도 일부에 절연물질로 구성된 절연층을 포함할 수 있다.

연결부의 일부에는 절연물질이 도포된 절연층이 형성될 수 있는데, 연결부의 말단의 적어도 일부에는 절연층이 형성되지 않아 연결부가 기판의 일면과는 전기적 연결이 이루어지지 않고 기판의 타면과는 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있다.

연결부는 트랜지션 부재에 연결되는 기판에 형성된 관통홀의 내경에 대응하는 직경을 갖도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 도파관을 직접 기판에 연결할 수 있는 트랜지션 부재 및 트랜지션 도파관이 제공된다. 이러한 트랜지션 부재 및 트랜지션 도파관은 기존에 사용되던 비드 및 이를 위한 하우징을 생략할 수 있으며, 이에 따라 비드를 연결하기 위한 솔더링(soldering) 공정을 제거함으로써 효율적으로 트랜지션 구성을 제작할 수 있음은 물론 제작 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 도파관과 기판 사이의 신호 전송을 위한 트랜지션 구성을 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관을 개념적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 부재를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관이 기판과 결합한 상태를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관이 기판과 결합한 상태를 개념적으로 도시한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관을 개념적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 부재를 개념적으로 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관이 기판과 결합한 상태를 개념적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관이 기판과 결합한 상태를 개념적으로 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관은 도파관 본체(100), 트랜지션 부재(200) 및 기판(300)을 포함할 수 있다.

도파관 본체(100)는 전도성 재질로 구성되고 내부공간(140)을 구획하여 마이크로파가 전달될 수 있도록 한다. 도파관 본체(100)는 도시된 것과 같이 양측으로 개방될 수 있다.

도파관 본체(100)는 양측에 플랜지(110, 130)가 형성될 수 있다. 플랜지(110, 130)는 도파관 본체(100)를 다른 부품에 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다.

트랜지션 부재(200)는 내부공간(140)의 개방된 일측에 위치할 수 있다. 트랜지션 부재(200)는 리지부(210)와 연결부(230)를 포함할 수 있는데, 이들은 동일한 재질로 일체형으로 제작될 수 있다.

리지부(210)는 내부공간 내에 위치할 수 있다. 즉, 리지부(210)를 포함하는 트랜지션 도파관에서 리지부(210)는 내부공간 내측으로 돌출하는 것으로 볼 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 리지부(210)는 서로 다른 높이에 형성된 복수의 턱이 단차를 형성할 수 있다. 이러한 구성의 리지부(210)는 도파관 본체(100)의 내부공간(140)을 통해 전송되는 마이크로파 신호가 전도성 재질의 와이어 등의 매체로 전달될 수 있도록 한다.

도시되지는 않았지만, 리지부(210)가 도파관 본체(100)와 접하는 영역의 적어도 일부에는 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 이는 도파관 본체(100)가 기본적으로 접지 전위를 유지하기 때문이다.

연결부(230)는 도 3에서와 같이 리지부(210)로부터 연장되는 형태로 구현될 수 있다. 연결부(230)는 리지부(210)로 전달된 신호를 기판(300)에 전송하는 역할을 할 수 있다.

트랜지션 부재(200)가 도파관 본체(100)의 내부공간(140) 내에 장착된 상태에서, 연결부(230)는 내부공간(140) 밖으로 돌출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 연결부(230)가 내부공간 밖으로 돌출하는 길이는 기판(300)의 두께 이상으로 설정하여 연결부(230)가 기판(300)의 타면에, 즉 기판(300)의 양면 중 도파관 본체(100)를 향하는 일면의 반대편에 연결될 수 있는 길이로 설정될 수 있다. 연결부(230)의 길이가 기판(300)의 두께와 실질적으로 동일한 경우, 도 5에서와 같이, 연결부(230)가 기판(300)의 타면에 과도하게 돌출하는 일 없이 연결부(230)와 기판(300)이 동일한 평면을 이루도록 할 수 있다.

연결부(230)의 직경은 기판(300)에서 연결부(230)가 삽입될 관통홀(320)의 내경에 대응하는 크기로 설정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 연결부(230)의 직경이 관통홀(320)의 내경과 실질적으로 동일하여 안정적인 기계적 및 전기적 결합이 이루어지도록 할 수 있다.

기판(300)은 도파관 본체(100)에 결합될 수 있다. 기판(300)은 예컨대 인쇄회로기판(PCB)일 수 있으며, 일면 또는 양면에 회로선 및 각종 소자 등을 포함할 수 있다. 특히, 기판(300)의 일면에는 접지면 등의 접지용 부재가 형성될 수 있고, 기판(300)의 타면에는 스트립라인(340)이 형성될 수 있다. 스트립라인(340)은 관통홀(320)에 연결된다.

트랜지션 부재(200)가 볼트(220) 등에 의해 소정 위치에 장착된 상태의 도파관 본체(100)가 기판(300)의 일면에 결합되면, 트랜지션 부재(200)의 연결부(230)가 관통홀(320)에 삽입되고, 이 때 연결부(230)는 관통홀(320)을 통과하여 기판(300)의 타면에 노출될 수 있다. 연결부(230)의 단부는 기판(300)의 타면에서 스트립라인(340)에 전기적으로 연결된다.

전도성 물질로 구현된 스트립라인(340)으로 신호가 전달되면, 기판(300) 타면의 스트립라인(340)은 기판(300) 일면의 접지 부재와 함께 입력된 신호를 전달할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 전술한 바와 같이 연결부(230)가 기판(300)의 일면에는 전기적으로 연결되지 않고 기판(300)의 타면에 전기적으로 연결되어야 하므로, 연결부(230)의 일부에는 절연층(미도시)이 형성되어 전기적 접촉이 바람직하지 않은 부분에서는 전기적 접촉이 발생하지 않도록 할 수 있다.

예를 들어, 연결부(230)에서 리지부(210)에 인접한 부분의 외주면에 절연층이 형성되어 도파관 본체(100)를 향하는 기판(300)의 일면에 접하는 부분에서는 전기적 연결이 이루어지지 않도록 할 수 있고, 기판(300)의 타면에 접하는 연결부(230)의 말단에서는 절연층이 형성되지 않도록 하여 연결부(230)가 기판(300) 타면의 스트립라인(340)과 전기적 접촉을 이루도록 할 수 있다.

절연층은 별도의 절연 물질을 연결부(230)에 도포 또는 결합하는 등의 방식으로 구현될 수 있다. 기판(300)의 관통홀(320)은 절연층을 위한 공간을 감안하여 형성될 수 있다. 즉, 관통홀(320)은 연결부(230)에 절연층이 형성된 부분과 형성되지 않은 부분에서 다른 내경을 가질 수 있다.

도면들에는 기판(300)에 동축 케이블용 커넥터(400)가 결합되고 스트립라인(340)에 인가된 신호가 커넥터(400)로 이어지게 하여 커넥터(400)에 대응하는 동축 케이블로 전달될 수 있도록 구성된 예가 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

커넥터(400)는 기판(300)에 결합 또는 실장될 수 있는 다양한 부품 중 단 하나의 예에 불과하다. 예컨대 도시되지 않은 다른 실시예에서는 기판(300)에 스트립라인(340)이 신호를 분석하는 회로모듈에 연결될 수도 있다.

전술한 본 발명의 일실시예에 따르면, 기존에 사용되던 비드(11) 및 하우징(13)을 대신하는 트랜지션 부재(200) 및 이를 포함하는 트랜지션 도파관이 제공된다. 비드(11), 하우징(13) 등의 부품들을 생략하는 것이 가능해지므로, 도파관과 기판 사이의 트랜지션을 위한 구조가 현저히 작은 크기로 구현될 수 있고, 비드(11)와 리지(12) 사이의 솔더링 및 비드(11)와 하우징(13) 사이의 솔더링 공정 역시 생략할 수 있다.

부품들이 생략되고 솔더링 공정이 생략된다는 것은 부품 사이의 결합에 따른 공차(tolerance)가 현저히 감소됨을 의미하는데, 이는 도파관이 사용되는 RF 장비 등에서는 정밀도의 증가와 연관이 되므로 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 도파관이 사용되는 RF 장비의 전체적 성능을 향상시키는 요인이 된다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 트랜지션 부재 및 트랜지션 도파관은 제조를 위한 노력 및 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 최종 제품의 성능을 향상시킬 수 있다는 장점을 제공한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 도파관 본체 140: 내부공간
200: 트랜지션 부재 300: 기판

Claims (13)

1. 일측으로 개방되는 내부공간을 구획하는 도파관 본체; 및
   상기 내부공간의 개방된 일측에 위치하는 트랜지션 부재를 포함하되,
   상기 트랜지션 부재는 상기 내부공간 내로 돌출하는 리지부, 및
   상기 리지부로부터 외부를 향해 상기 내부공간 밖으로 돌출하는 연결부를 포함하되,
   상기 트랜지션 부재에 연결되는 기판을 더 포함하고, 상기 기판에는 상기 연결부의 직경에 대응하는 내경을 가진 관통홀이 형성되고, 상기 연결부는 상기 관통홀에 삽입되며, 상기 기판의 양면 중 상기 도파관 본체를 향하는 일면에는 접지 부재가 형성되고, 상기 일면의 반대편에 위치한 타면에는 스트립라인이 형성되며,상기 연결부는 상기 관통홀을 통과하여 상기 스트립라인에 전기적으로 연결되고,
   상기 연결부의 일부에는 절연물질이 도포된 절연층이 형성되고, 상기 연결부의 말단의 적어도 일부에는 절연층이 형성되지 않으며, 상기 연결부가 상기 기판의 일면과는 전기적 연결이 이루어지지 않고 상기 기판의 타면과는 전기적 연결이 이루어지며,
   상기 리지부와 상기 연결부는 동일한 재질로 이루어지는 일체형 구조인 것을 특징으로 하는 트랜지션 도파관.
   
   
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리지부는 상이한 높이에 위치하여 단차를 갖는 복수의 턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜지션 도파관.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부가 상기 내부공간 밖으로 돌출하는 길이는 상기 트랜지션 부재에 연결되는 기판의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 트랜지션 도파관.
   
   
   
   
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