KR20220111839A - 신호 전송용 모드변환기 및 이를 포함하는 모드변환장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서에 개시된 내용은 도파관 또는 PCB에 연결이 가능하도록 형성되어 제조 편의성 및 호환성이 개선되는 신호 전송용 모드변환기 및 이를 포함하는 모드변환장치의 제공에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 케이스에 결합되어 도파관 또는 PCB에 연결되는 모드변환기는 계단 구조로 전방 및 상부를 향해 연장되도록 형성되는 변환바디 및 상기 변환바디의 전방에 결합되어 전방을 향해 원기둥 형태로 연장되는 모드변환핀을 포함한다.

Description

신호 전송용 모드변환기 및 이를 포함하는 모드변환장치{MODE CONVERTER FOR SIGNAL TRANSMISSION AND MODE CONVERSION APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 명세서에 개시된 내용은 모드변환장치에 관한 것으로, 전자파 신호의 진행 모드를 변환시키는 모드변환기 및 이를 포함하는 모드변환장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로, Rectangular Waveguide의 기본 모드인 TE₁₀을 Coaxial 모드인 TEM 모드와 연결시켜주는 종래의 모드 변환기의 경우 PCB 또는 도파관 중 어느 하나에 연결되는 연결 구조에 따라 설계가 바뀌기 때문에 제조비용 및 제조시간이 증가되는 단점이 있다.

모드변환기는 별도의 케이스 내부에 형성되는데 크기가 수 mm에 불과하여 가공이 난해하고, 볼트 체결을 위한 나사산을 가공할만한 공간이 부족하기 때문에 이를 개선하기 위한 구조가 필요하다.

이와 관련되어 한국 등록특허공보 제10-0626652호는 능동 위상 배열 안테나 시스템의 직선 모드 변환기 및 그 제조 방법을 개시하고 있고, 한국 등록특허공보 제10-1191764호는 도파관 대 마이크로스트립 모드 변환기 및 이를 구비한 전자파 수신장치를 개시하고 있다.

그러나 기존 발명들은 PCB 및 도파관 양쪽에 사용이 호환이 용이한 모드변환기에 대한 기술은 개시하지 않고 있다.

도파관 또는 PCB에 연결이 가능하도록 형성되어 제조 편의성 및 호환성이 개선되는 신호 전송용 모드변환기 및 이를 포함하는 모드변환장치를 제공함에 있다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 케이스에 결합되어 도파관 또는 PCB에 연결되는 모드변환기는 계단 구조로 전방 및 상부를 향해 연장되도록 형성되는 변환바디 및 상기 변환바디의 전방에 결합되어 전방을 향해 연장되는 모드변환핀을 포함한다.

또한, 상기 모드변환기는 육면체 형태로 형성되고, 상기 변환바디의 하부에 결합되도록 형성되는 연결부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부는 상부면이 상기 변환바디의 저면보다 작게 형성되고, 저면은 볼트와 탈부착이 가능하게 결합될 수 있다.

개시된 내용의 다른 실시예에 의하면, 모드변환장치는 계단 형태로 전방 및 상부를 향해 연장되는 변환바디 및 상기 변환바디의 전방에 결합되어 전방으로 연장되는 모드변환핀을 포함하는 모드변환기 및 상기 모드변환핀이 삽입되는 홈이 형성되고 상기 변환바디와 결합되며, 도파관 또는 PCB와 결합되는 케이스를 포함한다.

또한, 상기 모드변환기는 육면체 형태로 형성되어 상기 변환바디의 하부에 결합되고 상기 케이스에 삽입되며 결합되는 연결부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 PCB는 상기 홈을 지나 상기 PCB를 향해 연장되는 상기 모드변환핀과 납땜을 통해 연결될 수 있다.

또한, 상기 도파관은 상기 도파관의 내부와 상기 모드변환기가 배치된 상기 케이스의 내부공간이 서로 연결되게 상기 케이스의 후방에 결합될 수 있다.

본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 모드변환장치는 동일한 형태로 제작되는 모드변환기를 통해 도파관 또는 PCB에 편리하고 안전하게 연결이 가능하여 호환성이 개선되는 장점이 있다.

또한, 모드변환장치는 모드변환기를 별도로 제작한 후 모드변환장치에 부착시키는 구조로서, 미세한 구조로 형성되어 가공 난이도가 높은 모드변환기의 제조편의성이 개선되는 장점이 있다.

또한, 모드변환기는 전방 및 상부를 향해 계단 형태로 연장되도록 형성되고, 케이스와 결합된 상태로 적은 손실로 신호의 왜곡없이 전자파의 흐름을 변화시킬 수 있는 장점이 있다.

아울러, 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 모드변환장치의 사용상태도.
도 2는 도 1의 모드변환장치의 분해사시도.
도 3은 도 1의 모드변환장치를 I-I'를 따라 절단한 단면도의 일부분.
도 4는 본 명세서에 개시된 다른 실시예에 따른 모드변환장치의 분해사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 모드변환기 및 이를 포함하는 모드변환장치의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다, 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1 내지 4들에 도시된 바와 같이, 모드변환장치(100)는 모드변환기(200)들, 케이스(300)들, 도파관(400) 및 커넥터(500)를 포함한다.

모드변환기(200)들 각각은 변환바디(210), 모드변환핀(220) 및 연결부(230)를 포함한다.

도파관(400)의 전방에 배치되는 모드변환기(200)는 케이스(300)에 거치되고, 모드변환기(200)의 일단은 도파관(400)의 전방 제1 방향(1)쪽에서 도파관(400)의 내부통로와 연결되도록 도파관(400)과 결합되며, 타단은 전방을 향해 연장되어 커넥터(500)와 연결된다.

도파관(400)의 후방에 배치되는 모드변환기(200)는 케이스(300)에 거치되고, 모드변환기(200)의 일단은 도파관(400)의 후방 제2 방향(2)쪽에서 도파관(400)의 내부통로와 연결되도록 도파관(400)과 결합되고, 타단은 후방을 향해 연장되어 커넥터(500) 또는 PCB와 연결된다.

변환바디(210)의 일단부는 사각판 형태로 형성되고, 중앙부는 일단의 저면과 평면을 이루면서 일단보다 두께가 높은 사각판 형태로 전방으로 연장되며, 타단부는 중앙부에서 중앙부의 저면과 평면을 이루면서 중앙부보다 두께가 높은 사각판 형태로 전방을 향해 연장되며, 타단부 끝단 상부에는 일측 또는 타측으로 연장된 사각로드가 형성된다.

모드변환핀(220)의 일단은 제1 또는 제2 방향(1, 2)으로 연장되는 원기둥 형태로 형성되어 변환바디(210)의 상기 사각로드의 전면에 결합되고, 타단은 일단에서 전방을 향해 소정의 거리만큼 연장되어 케이스(300)의 전방에 돌출된다.

연결부(230)의 상단부는 제1 또는 제2 방향(1, 2)으로 연장되는 변환바디(210)의 저면보다 작은 상부면을 가지는 육면체 형태로 형성되어 변환바디(210)의 저면에 일체형으로 면결합된다.

연결부(230)의 하단부는 상단부에서 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되고, 하단부 저면에는 서로 제1 및 제2 방향(1, 2)을 향해 이격 배치되는 볼트 삽입부들이 형성된다.

모드변환기(200)는 연결부(230)가 케이스(300)의 상부에 삽입된 상태에서 케이스(300)의 하부로부터 케이스(300)를 관통하여 상부로 연장되는 볼트들과 상기 볼트 삽입부들을 통해 탈착 또는 부착이 가능하게 결합된다.

케이스(300)들 각각은 하부지지대(310) 및 상부커버(320)를 포함한다.

케이스(300)는 도파관(400)의 제1 및 제2 방향(1, 2)쪽에서 도파관(400)과 탈착 또는 부착이 가능하도록 결합되고, 모드변환기(200)들이 각각 배치된 내부공간이 도파관(400)의 내부통로와 연결되도록 형성된다.

하부지지대(310)는 일측 또는 타측으로 연장되는 플레이트 형태로 형성되고, 모드변환기(200)의 연결부(230)와 탈착 또는 부착이 가능하도록 결합되어 모드변환기(200)를 안정적으로 고정시킨다.

구체적으로, 하부지지대(310)는 하부본체(311), 결합판(312), 삽입홈(313) 및 통로(314)를 포함한다.

하부본체(311)는 중앙에 사각홈이 형성되는 육면체 형태로 형성되고, 결합판(312)은 상기 사각홈에서 하부본체(311)의 상부면에 결합되어 모드변환기(200)가 배치되는 통로(314)를 형성한다.

구체적으로, 결합판(312)은 통로(314)를 사이에 두고 일측 및 타측으로 서로 이격된 사각판들이 하부본체(311)의 배면 상부부터 전면 상부까지 연장되고, 전방쪽 일부분이 서로를 향해 연장되어 서로 연결되며 전방 중앙에는 모드변환핀(220)이 삽입되는 거치홈(312a)이 형성된다.

삽입홈(313)은 통로(314)에 해당되는 공간에서 제1 또는 제2 방향(1, 2)을 향해 연장되는 직사각형 형태의 하부본체(311)의 상부면 일부분이 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되며 형성된다.

모드변환기(200)의 연결부(230)는 삽입홈(313)에 삽입되고, 연결부(230)가 삽입홈(313)에 삽입된 상태에서 모드변환핀(220)은 거치홈(312a)에 삽입되며, 변환바디(210)의 저면 가장자리는 통로(314)에 위치한 하부본체(311)의 상부면에 밀착된다.

연결부(230)가 삽입홈(313)에 끼움 결합된 상태에서, 볼트들을 하부본체(311)의 하부에서 상부를 향해 이동시켜 연결부(230)의 저면에 결합시키면, 모드변환기(200)는 하부본체(311)에 결합된다.

연결부(230)가 삽입홈(313)에 끼움 결합된 상태에서, 모드변환핀(220)의 타단은 하부본체(311)의 전방에 돌출되고, 돌출된 모드변환핀(220)의 타단은 전방에서 케이스(300)와 결합되는 커넥터(500)의 내부로 삽입된다.

따라서, 작업자는 연결부(230)를 삽입홈(313)에 끼움 결합시키는 작업만으로 모드변환핀(220)을 거치홈(312a)에 안전하게 거치시킬 수 있고, 하부본체(311)의 하부를 관통하는 볼트들과 연결부(230)의 결합으로 모드변환기(200)를 안정적으로 케이스(300)에 결합시킬 수 있어 모드변환기(200)의 제작이 용이한 장점이 있다.

또한, 모드변환기(200)는 기존의 방식처럼 케이스(300)의 상부에 모드변환기를 미세가공을 통해 가공하는 방식과 달리 케이스(300)와 분리된 상태로 대량 가공되기 때문에 파손률이 감소되어 제조비용이 감소되는 장점이 있다.

상부커버(320)는 사각플레이트 형태로 형성되고, 저면이 결합판(312)과 면접되도록 결합판(312)의 상부에 복수의 볼트들을 통해 결합되어 통로(314)의 상부를 밀폐시킨다.

케이스(300)는 통로(314)가 도파관(400) 내부의 내부통로와 연결되도록 도파관(400)의 전면에 탈착 또는 부착이 가능하게 결합되고, 도파관(400)의 후방쪽인 제2 방향(2)쪽에 결합되는 케이스(300) 및 모드변환기(200)는 도파관(400)의 전방에 결합된 케이스(300) 및 모드변환기(200)와 도파관(400)을 사이에 두고 서로 대칭되는 동일한 구조로 결합된다.

본 실시예에 따른 모드변환장치(120)는 케이스(600)를 제외하면, 도 1 내지 3들의 모드변환장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.

모드변환장치(120)는 모드변환기(200), 케이스(600) 및 PCB(700)를 포함한다.

일반적으로 도파관 내에서의 전자파의 진행은 주로 TE10 모드로 진행을 하게 되고, 마이크로 스트립 선로 혹은 CPW 등은 TEM(Transverse Electro Magnetic wave) 모드로 진행하게 되며, 도파관과 PCB 기판에서의 전송선 간에 그 특성이 다르므로 도파관과 PCB 기판을 연결하기 위한 모드변환장치(120)가 사용된다.

케이스(600)는 하부지지대(610) 및 상부커버(620)를 포함하고, 하부지지대(610)는 하부본체(611), 통로(612, 613)들 및 삽입홈(614)들을 포함한다.

하부지지대(610)는 육면체 형태로 형성되고, 중앙 상부에는 PCB(700)가 결합되며, 제1 및 제2 방향(1, 2)쪽에는 모드변환기(200)가 각각 배치되어 모드변환핀(220)을 통해 PCB(700)와 납땜 결합된다.

하부본체(611)는 중앙에 PCB(700)가 삽입되는 중앙홈이 형성되고, 제1 및 제2 방향(1, 2)쪽에 각각 육면체 형태의 통로(612, 613)들이 형성되며, 통로(612, 613)들 각각에는 모드변환기(200)가 배치된다.

상기 중앙홈 및 통로(612)의 사이에는 하부본체(611)의 상부면 일부분이 하부를 향해 함몰되어 통로(612) 및 상기 중앙홈을 연결시키는 거치홈(611a)이 형성되어 통로(612)에 배치되는 모드변환기(200)의 모드변환핀(220)이 삽입된다.

상기 중앙홈 및 통로(613)의 사이에는 하부본체(611)의 상부면 일부분이 하부를 향해 함몰되어 통로(613) 및 상기 중앙홈을 연결시키는 거치홈(611b)이 형성되어 통로(613)에 배치되는 모드변환기(200)의 모드변환핀(220)이 삽입된다.

통로(612, 613)들 각각의 내부에는 하부본체(611)의 상부면 일부분이 하부를 향해 함몰되어 모드변환기(200)의 연결부(230)가 끼움 결합되는 삽입홈(614)이 각각 형성된다.

모드변환기(200)들 각각이 삽입홈(614)들 각각에 끼움 결합된 상태에서 변환바디(210)의 저면은 통로(612, 613)들 각각의 내부에 해당되는 하부본체(611)의 상부면에 밀착된다.

모드변환기(200)들 각각의 연결부(230)가 삽입홈(614)들 각각에 끼움 결합된 상태에서 모드변환핀(220)들 각각은 거치홈(611a, 611b)들 각각에 삽입된 후 PCB(700)의 상부에 형성된 전극과 납땜 결합된다.

케이스(600)의 제1 및 제2 방향(1, 2)쪽에는 도파관(400)이 결합될 수 있고, 도파관(400)의 형태는 도 1에 도시된 도파관(400)의 형태와 다른 구조의 도파관들로 변경될 수 있다.

한편, 가이드홈(615)들은 통로(612, 613)들 각각의 하부에서 삽입홈(614)들의 전후방에 해당되는 하부본체(611)의 상부면 일부분이 삽입홈(614)의 높이보다 낮게 함몰되어 하부본체(611)의 전후방공간 및 삽입홈(614)과 연결되도록 형성될 수 있다.

작업자는 모드변환기(200)를 삽입홈(614)들에 끼움 결합시키는 과정에서 연결부(230)를 가이드홈(615)에 삽입시키고 가이드홈(615)을 따라 삽입홈(614)들로 슬라이딩 이동시켜 편리하고 안전하게 연결부(230)를 삽입홈(614)에 끼움 결합시킬 수 있다.

또한, 연결부(230)가 삽입홈(614)에 끼움 결합된 상태에서 변환바디(210)의 일단부 상부면은 가이드홈(615)의 하부에 해당되는 하부본체(611)의 상부면보다 높은 수평선상에 배치되고, 가이드홈(615)의 상부면이 계단형태의 변환바디(210)와 연결되어 계단 형태로 형성되므로 변환바디(210)의 층을 기존의 3층이 아닌 2층으로 제작하여도 모드변환 효율이 유지되는 장점이 있다.

한편, 도 1 내지 4들에 도시되는 연결부(230)가 삽입홈(313, 614)들 각각에 삽입되어 케이스(300, 600)들 각각과 볼트결합된 상태에서, 모드변환기(200)의 변환바디(210)의 저면은 통로(314, 613)들 각각의 바닥면과 동일한 수평선상에 배치되기 때문에, 연결부(230)에 의한 스터브(Stub: 전송 선로에 병렬로 접속되는 짧은 분기 선로로 임피던스에 영향을 주는 현상) 현상이 방지된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100, 120: 모드변환장치 200: 모드변환기
300, 600: 케이스 400: 도파관
500: 커넥터 700: PCB

Claims (7)

1. 케이스에 결합되어 도파관 또는 PCB에 연결되는 모드변환기로서,
   계단 구조로 전방 및 상부를 향해 연장되도록 형성되는 변환바디; 및
   상기 변환바디의 전방에 결합되어 전방을 향해 연장되는 모드변환핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모드변환기.
   
2. 제1 항에 있어서,
   육면체 형태로 형성되고, 상기 변환바디의 하부에 결합되도록 형성되는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모드변환기.
   
3. 제2 항에 있어서, 상기 연결부는,
   상부면이 상기 변환바디의 저면보다 작게 형성되고, 저면은 볼트와 탈부착이 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 모드변환기.
   
4. 계단 형태로 전방 및 상부를 향해 연장되는 변환바디 및 상기 변환바디의 전방에 결합되어 전방으로 연장되는 모드변환핀을 포함하는 모드변환기; 및
   상기 모드변환핀이 삽입되는 홈이 형성되고 상기 변환바디와 결합되며, 도파관 또는 PCB와 결합되는 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드변환장치.
   
5. 제4 항에 있어서, 상기 모드변환기는,
   육면체 형태로 형성되어 상기 변환바디의 하부에 결합되고 상기 케이스에 삽입되며 결합되는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모드변환장치.
   
6. 제4 항에 있어서, 상기 PCB는,
   상기 홈을 지나 상기 PCB를 향해 연장되는 상기 모드변환핀과 납땜을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 모드변환장치.
   
7. 제4 항에 있어서, 상기 도파관은,
   상기 도파관의 내부와 상기 모드변환기가 배치된 상기 케이스의 내부공간이 서로 연결되게 상기 케이스의 후방에 결합되는 것을 특징으로 하는 모드변환장치.
   
   
   

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