[go: up one dir, main page]

KR101949672B1 - Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure - Google Patents

Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure Download PDF

Info

Publication number
KR101949672B1
KR101949672B1 KR1020170166680A KR20170166680A KR101949672B1 KR 101949672 B1 KR101949672 B1 KR 101949672B1 KR 1020170166680 A KR1020170166680 A KR 1020170166680A KR 20170166680 A KR20170166680 A KR 20170166680A KR 101949672 B1 KR101949672 B1 KR 101949672B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amplifier
waveguide
coupler
metal plate
distributor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020170166680A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이무홍
Original Assignee
(주)엑스엠더블유
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엑스엠더블유 filed Critical (주)엑스엠더블유
Priority to KR1020170166680A priority Critical patent/KR101949672B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101949672B1 publication Critical patent/KR101949672B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0288Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/447Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being protected to temperature influence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 비행체나 이동체에서 사용되는 밀리미터파를 포함한 초고주파 고출력 송신기에 사용되는 고출력 증폭기를 입체 구조를 사용하여 형성함으로써, 열효율을 개선하면서 소형화 및 경량화가 가능한 증폭기 구조에 대한 것이다. 이를 위해 본 발명은 금속 육면체의 마주보는 두 면에 증폭부를 배치하고, 상기 증폭부와 수직으로 연결되는 두 면에 도파관 분배기 및 결합기를 포함하도록 구성하였다.The present invention relates to an amplifier structure capable of reducing the size and weight while improving thermal efficiency by forming a high-power amplifier used in a microwave high-power transmitter including a millimeter wave used in a moving object or a moving object by using a three-dimensional structure. To this end, the present invention is configured such that an amplification unit is disposed on two opposite surfaces of a metal hexahedron, and a waveguide splitter and a coupler are provided on two surfaces perpendicularly connected to the amplification unit.

Description

입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기{Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure}[0001] The present invention relates to a compact millimeter wave power amplifier having a three-dimensional structure,

본 발명은 초고주파 고출력 송신기에 사용되는 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기에 대한 것이다.The present invention relates to a compact millimeter wave high power amplifier having a three-dimensional structure used in a very high frequency high power transmitter.

일반적으로 위성통신에 사용되는 초고주파 증폭기는 큰 전력을 얻기 위해 작은 출력 전력을 발생시키는 다수의 증폭기 소자에 전력 분배기 및 결합기를 연결하여 원하는 큰 출력 전력을 얻을 수 있다. Generally, a microwave amplifier used in satellite communication can obtain a desired large output power by connecting a power divider and a coupler to a plurality of amplifier elements generating small output power in order to obtain a large power.

mmWave 즉, 밀리미터파의 스펙트럼은 30 GHz에서 300 GHz 사이의 대역을 말한다. 이러한 밀리미터파 신호의 파장이 매우 짧아 저주파수 대역에서 사용되는 회로기판(PCB 기판)을 사용하여 전력 결합기나 분배기를 구현할 경우, 조립 공정이나 기판 자체의 큰 손실로 인해 원하는 특성을 얻기 힘들다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 이러한 초고주파 증폭기의 전력 결합기나 분배기는 도파관 형태가 많이 사용된다. 이러한 형태의 초고주파 증폭기는 기본적으로, 알루미늄 등의 금속으로 구현된다. mmWave, that is, the spectrum of millimeter waves refers to a band between 30 GHz and 300 GHz. When the power combiner or the splitter is implemented using a circuit board (PCB substrate) used in a low frequency band because the wavelength of the millimeter wave signal is very short, it is difficult to obtain desired characteristics due to a large loss of the assembly process or the substrate itself. In order to solve such a problem, a power combiner or a divider of such a microwave amplifier is often used as a waveguide type. This type of microwave amplifier is basically implemented with a metal such as aluminum.

또한, 일반적으로 초고주파 증폭기는 고주파 신호의 전력 에너지를 흡수하여 열로 변환시킬 때 많은 열이 발생한다. 따라서, 증폭기 내부 열을 외부로 방출하기 위해서는 히트 싱크, 냉각 팬 등의 방열 장치가 필요하다. Also, in general, a very high frequency amplifier generates a lot of heat when it absorbs the power energy of the high frequency signal and converts it into heat. Therefore, in order to discharge the internal heat of the amplifier to the outside, a heat dissipating device such as a heat sink and a cooling fan is required.

따라서, 금속 소재, 방열 장치는 고출력 증폭기의 사이즈와 무게를 증가시키는 원인이 되므로, 열/사이즈/무게 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술 개발이 필요하다.Therefore, metal materials and heat dissipation devices increase the size and weight of high-power amplifiers. Therefore, it is necessary to develop a technology capable of solving heat / size / weight problems at the same time.

특허문헌 1은 고주파 송신기가 ODU의 구조적 변경을 통해서 고출력 장치의 방열문제를 해결한 기술에 대한 것으로, 증폭기 등 고출력 장치와 같이 열이 많이 발생하는 영역의 열을 효과적으로 방열시키기 위해 구성요소에 특화된 방열구조가 추가된 것이다.Patent Document 1 refers to a technique in which a high frequency transmitter solves the problem of heat dissipation of a high output device through structural modification of an ODU. In order to effectively dissipate heat in a region where heat is generated as in a high output device such as an amplifier, The structure is added.

이러한 종래의 기술은 열을 많이 방출하는 소자에 특화된 방열 구조를 추가함으로써 열을 많이 방출하지 않는 영역에서의 방열특성을 개선할 수 있는 효과가 있다. 그러나 열을 상부와 하부로 방출하는 구조 즉, 히트 싱크가 상부와 하부에 모두 구비된 구조이므로, 소형 및 경량화에 한계가 있다. Such a conventional technique has an effect of improving the heat dissipation characteristics in a region where a large amount of heat is not emitted by adding a heat dissipating structure specialized for a device that emits a large amount of heat. However, since the heat sink is provided in both the upper and lower portions, that is, the structure for discharging the heat to the upper and lower portions, there is a limitation in miniaturization and weight reduction.

일본 특허공개 제2000-013063호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-013063

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀리미터파 고출력 증폭기를 입체구조로 구현함으로써, 크기 및 무게를 크게 감소시킨 밀리미터파 고출력 증폭기를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a millimeter-wave high-power amplifier which realizes a millimeter-wave high-power amplifier in a three-dimensional structure, thereby greatly reducing its size and weight.

또한, 본 발명은 입체구조체의 면을 최대한 활용하여 고출력 증폭기를 구현함으로써, 공간 활용도가 개선되고 구성부품의 결합손실을 최소화한 밀리미터파 고출력 증폭기를 제공하기 위한 것이다. Further, the present invention is to provide a millimeter wave high power amplifier which improves the space utilization and minimizes the coupling loss of component parts by realizing a high output amplifier by making maximum use of the surface of the three-dimensional structure.

또한, 본 발명은 증폭기를 구성하는 증폭기 모듈과 도파관 분배기 및 결합기 및 방열구조를 하나의 몸체로 연결하여, 열 분산 효과 및 냉각 효율을 높인 밀리미터파 고출력 증폭기를 제공하기 위한 것이다.Also, the present invention provides a millimeter wave high power amplifier which connects an amplifier module constituting an amplifier, a waveguide distributor, a combiner, and a heat dissipation structure by a single body to enhance a heat dispersion effect and a cooling efficiency.

본 발명은 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기에 대한 것으로,서로 마주보는 제1, 제2 금속 플레이트 상에 각각 배치되는 증폭부; 및 상기 제1, 제2 금속 플레이트와 수직으로 연결되고, 서로 마주보는 제3, 제4 금속 플레이트에 각각 형성되는 도파관 분배기 및 결합기에 의해 달성될 수 있다.The present invention relates to a compact millimeter wave high power amplifier having a three-dimensional structure, comprising: an amplifying part disposed on first and second metal plates facing each other; And a waveguide distributor and a coupler connected to the first and second metal plates, respectively, and formed on the third and fourth metal plates facing each other, respectively.

또한, 상기 증폭부는 하나 이상의 증폭기 모듈이 기판에 병렬 배치되며, 상기 증폭기 모듈은 하나 이상의 증폭기 소자를 포함할 수 있다.Also, the amplification unit may include one or more amplifier modules arranged in parallel on a substrate, and the amplifier module may include one or more amplifier elements.

또한, 상기 제3 금속 플레이트에 형성된 도파관 분배기 및 결합기는 신호를 입력하는 복수의 신호 입력 포트가 형성되고, 제4 금속 플레이트에 형성된 도파관 분배기 및 결합기는 중앙부에 복수의 신호 출력 포트가 형성되며, 상기 제3, 제4 금속 플레이트에 형성된 도파관 분배기 및 결합기의 끝단은 상기 하나 이상의 증폭기 모듈과 연결되며, 상기 하나 이상의 증폭기 모듈은 상기 복수의 신호 입력 포트를 통해 들어온 신호가, 상기 복수의 신호 출력 포트를 통해 출력되도록 배치될 수 있다.The waveguide distributor and the coupler formed on the third metal plate are formed with a plurality of signal input ports for inputting signals and the waveguide distributor and the coupler formed on the fourth metal plate have a plurality of signal output ports formed at the center, The ends of the waveguide distributor and the coupler formed on the third and fourth metal plates are connected to the one or more amplifier modules, and the one or more amplifier modules are arranged such that a signal received through the plurality of signal input ports is transmitted to the plurality of signal output ports As shown in FIG.

여기서, 상기 밀리미터파 고출력 증폭기는 방열부를 포함하며, 상기 방열부는 상기 제1, 제2, 제3, 제4 금속 플레이트가 형성하는 몸체 내외부 또는 상기 몸체와 일체로 형성될 수 있다.Here, the millimeter wave high-power amplifier may include a heat dissipation unit, and the heat dissipation unit may be integrally formed with the inside or outside of the body formed by the first, second, third, and fourth metal plates, or the body.

상기 방열부는 상기 증폭부가 배치되는 제1, 제2 금속 플레이트 및 도파관 분배기 및 결합기가 형성된 제3, 제4 금속 플레이트와 수직으로 연결되어 서로 마주보는 제5, 제6 플레이트에 형성되며, 상기 제5, 제6 금속 플레이트에는 복수의 냉각 홀이 각각 형성되고, 상기 제5 또는 제6 금속 플레이트에는 냉각팬이 설치될 수 있다.The heat dissipation unit is formed on fifth and sixth plates which are perpendicularly connected to the first and second metal plates and the waveguide distributor and the third and fourth metal plates on which the coupler is formed, A plurality of cooling holes are formed in the sixth metal plate, and a cooling fan is installed in the fifth or sixth metal plate.

상기 밀리미터파 고출력 증폭기는 상기 냉각팬이 설치되는 금속 플레이트에 결합되며, 복수의 홀이 형성된 하우징을 포함할 수 있다.The millimeter wave high power amplifier may include a housing coupled to a metal plate on which the cooling fan is installed and having a plurality of holes.

상기 증폭부는 상기 증폭기 소자와 신호라인에 해당하는 부분에 중공이 형성되어 상기 증폭부에 밀착 결합되는 증폭부 커버를 포함하고, 상기 도파관 분배기 및 결합기는 상기 도파관 분배기 및 결합기의 신호 입력 및 출력 포트에 해당하는 홀이 형성되어 상기 도파관 분배기 및 결합기가 형성된 금속 플레이트에 밀착 결합되는 도파관 분배기 및 결합기 커버를 포함할 수 있다.The amplifier unit includes an amplifier cover formed in a hollow portion corresponding to the amplifier element and the signal line and closely coupled to the amplifier unit. The waveguide distributor and the coupler are connected to signal input and output ports of the waveguide distributor and the coupler, And a waveguide distributor and a combiner cover which are formed in a corresponding hole and are closely coupled to the metal plate on which the waveguide distributor and the coupler are formed.

본 발명은 종래 고출력 증폭기보다 상대적으로 좁은 면적에 초고주파 고출력 증폭기를 구성할 수 있어 크기 및 무게를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention can constitute a very high-frequency high-power amplifier with a relatively narrower area than the conventional high-power amplifier, thereby greatly reducing the size and weight of the amplifier.

또한, 본 발명은 입체구조체의 면을 최대한 활용하여 고출력 증폭기를 구현함으로써, 공간 활용도가 개선되고 구성부품의 결합손실을 최소화할 수 있는 효과 가 있다.Further, the present invention realizes a high-power amplifier by making maximum use of the surface of the three-dimensional structure, thereby improving space utilization and minimizing coupling loss of component parts.

또한, 본 발명은 증폭기를 구성하는 증폭기 모듈과 도파관 분배기 및 결합기 및 방열구조를 하나의 몸체로 연결하여, 열 분산 효과 및 냉각 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of maximizing the heat dispersion effect and the cooling efficiency by connecting the amplifier module constituting the amplifier, the waveguide distributor, the coupler, and the heat dissipation structure with one body.

또한, 본 발명은 육면체의 두 면에 다수의 홀을 형성하여 방열구조를 구현함으로써, 초고주파 고출력 증폭기의 무게를 최대한 줄일 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, a plurality of holes are formed on two surfaces of a hexahedron to realize a heat dissipation structure, so that the weight of the very high frequency power amplifier can be reduced as much as possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 입체도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 보호 커버를 삭제한 상태의 입체도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 각 면을 펼친 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 신호 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 증폭부 및 증폭부 커버를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 도파관 분배기 및 결합기 및 그 커버를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기의 방열부 구조를 나타내는 도면이다..
FIG. 1 is a diagram showing a three-dimensional diagram of a compact millimeter wave power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a compact millimeter wave high-power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention in a state in which a protective cover is removed. FIG.
3 is a view showing a state in which each side of a compact millimeter wave power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention is opened.
4 is a diagram illustrating a signal flow of a compact millimeter wave power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating an amplifier unit and an amplifier cover of a compact millimeter wave high-power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a waveguide splitter and a coupler and a cover of a compact millimeter wave power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a structure of a heat dissipation unit of a compact millimeter wave high power amplifier having a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

따라서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Accordingly, it is to be understood that the invention is capable of numerous changes, has various embodiments, and includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

*본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, the terms "comprising" or "having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present invention Do not.

본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 밀리미터파 고출력 증폭기는 증폭부(100, 200)와 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)가 형성된 금속 플레이트 4개(130, 230, 310, 410)가 수직 연결된 몸체로 구현될 수 있다. 이렇게 증폭기의 몸체를 구현할 경우, 기본적인 방열효과가 있으며, 경우에 따라 상기 몸체 내부 및 외부, 또는 상기 몸체와 일체로 형성되는 금속 방열 플레이트를 추가하는 등 다양한 형태의 방열 구조를 적용할 수 있다.The millimeter wave high power amplifier of the present invention can be implemented as a body vertically connected to four metal plates 130, 230, 310 and 410 in which the amplifiers 100 and 200 and the waveguide distributor and couplers 300 and 400 are formed. When the body of the amplifier is implemented, various types of heat dissipation structures can be applied, such as adding a metal heat dissipating plate, which has a basic heat dissipating effect, and which is formed inside and / or outside the body.

본 발명에서는 금속 플레이트를 6면체로 구성하여, 6면체에 증폭부, 도파관 분배기 및 결합기, 방열부를 모두 구현한 형태에 대해 설명하기로 한다.In the present invention, a configuration in which the metal plate is configured as a hexahedron and the amplification unit, the waveguide splitter, the coupler, and the heat dissipation unit are both implemented in the hexahedron will be described.

도 1 ~ 도 3을 참조하면, 본 발명의 밀리미터파 증폭기(10)는 증폭부(100, 200)와 도파관 분배기 및 결합기(300, 400) 및 신호 증폭 과정에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열구조(500, 510, 520, 530, 600, 610)를 육면체 상에 모두 포함하고 있다.1 to 3, a millimeter wave amplifier 10 according to the present invention includes amplifiers 100 and 200, a waveguide splitter and combiner 300 and 400, and a heat dissipation Structures 500, 510, 520, 530, 600, 610 are all included on the hexahedron.

상기 육면체는 알류미늄 같은 열 전도성이 높은 일정 두께 이상의 금속 플레이트(130, 230, 310, 410, 500, 600)가 일체로 이어진 형태일 수 있다. The hexahedron may be formed by integrally connecting metal plates 130, 230, 310, 410, 500, and 600 having a predetermined thermal conductivity, such as aluminum.

도2, 도3을 참조하면 증폭부(100, 200)는 육면체의 상단 플레이트(130)와 하단 플레이트(230) 상에 배치될 수 있다. 상단에는 하나 이상의 증폭기 모듈(110, 120)이 병렬로 배치될 수 있다. 마찬가지로, 하단에는 하나 이상의 증폭기 모듈(210, 220)이 병렬로 배치될 수 있다. 각 증폭기 모듈(110, 120, 210, 220)은 하나 이상의 증폭기 소자를 포함하는 구조이며, 각 증폭기 소자는 PCB(Printed Circuit Board) 기판상에서 신호 라인을 통해 연결된다.Referring to FIGS. 2 and 3, the amplifying units 100 and 200 may be disposed on the top plate 130 and the bottom plate 230 of the hexahedron. At the top, one or more amplifier modules 110 and 120 may be arranged in parallel. Similarly, one or more amplifier modules 210 and 220 may be arranged in parallel at the bottom. Each of the amplifier modules 110, 120, 210, and 220 includes one or more amplifier elements, and each amplifier element is connected through a signal line on a PCB (Printed Circuit Board) substrate.

도 2, 도 3을 참조하면, 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)는 상기 증폭부(100, 200)가 배치된 상단 플레이트(130) 및 하단 플레이트(230)와 수직으로 연결된 플레이트, 즉 도면에서 육면체의 좌, 우 플레이트(310, 410)에 형성될 수 있다. 이와 같이 증폭부(100, 200)와 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)를 하나의 몸체에 구현함으로써, 상호 이음매 없이 고출력 증폭기의 구성 부품 간의 결합 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.2 and 3, the waveguide distributor and couplers 300 and 400 may include a plate vertically connected to the upper plate 130 and the lower plate 230 on which the amplifiers 100 and 200 are disposed, May be formed on the left and right plates 310 and 410 of the hexahedron. By implementing the amplification units 100 and 200 and the waveguide splitter 300 and the combiner 300 in one body, it is possible to minimize coupling loss between the components of the high-power amplifier without mutual seams.

도파관 분배기 및 결합기(300, 400)는 신호를 입력 또는 출력하는 부분과 이어져, 끝단이 상기 증폭부(100, 200)의 각 증폭기 모듈(110, 120, 210, 220)과 각각 연결되도록 금속 플레이트(310, 410)에 홈을 낸 형태이다.The waveguide distributor and the couplers 300 and 400 are connected to a part for inputting or outputting a signal and are connected to the metal plates (110, 120, 210 and 220) 310, and 410, respectively.

도면 2 내지 4, 도6을 참조하면, 밀리미터파 신호는 도파관 분배기 및 결합기 커버(320, 420)에 형성된 복수의 신호 입력홀을 통해 상기 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)로 입력 또는 출력될 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 4 and 6, a millimeter wave signal may be input to or output from the waveguide distributor and the couplers 300 and 400 through a plurality of signal input holes formed in the waveguide distributor and the coupler covers 320 and 420 have.

도면 3에서 앞면을 기준으로 우측, 도면 4에서 상단 제1 증폭부(100)와 제2 증폭부(200) 사이에 있는 상기 도파관 분배기 및 결합기(300)의 신호 입력 포트(Pin1 ~ Pin4)를 통해 밀리미터파 신호가 입력되면, 상기 신호는 도파관 분배기 및 결합기(300)를 따라 상기 증폭부의(100, 200)의 각 증폭기 모듈(110, 120, 210, 220)로 들어가게 된다. 따라서, 상기 도파관 분배기 및 결합기(300)는 신호 분배기 역할을 할 수 있다.3, through the signal input ports Pin1 to Pin4 of the waveguide distributor and combiner 300 located between the upper first amplifying unit 100 and the second amplifying unit 200 in FIG. 4, When a millimeter wave signal is input, the signal is input to each of the amplifier modules 110, 120, 210, and 220 of the amplifiers 100 and 200 along the waveguide distributor and the combiner 300. Accordingly, the waveguide distributor and combiner 300 may serve as a signal distributor.

상기 증폭부(100, 200)에서 파워가 증폭된 밀리미터파 신호는 각 증폭기 모듈(110, 120, 210, 220)의 끝단과 연결된 도파관 분배기 및 결합기(400)로 들어가 신호 출력 포트(Pout ~ Pout4)로 출력된다. 따라서, 상기 도파관 분배기 및 결합기(400)는 신호 결합기 역할을 할 수 있다.The millimeter wave signal amplified by the amplification units 100 and 200 enters a waveguide distributor and a coupler 400 connected to the ends of the amplifier modules 110, 120, 210 and 220 and is connected to signal output ports Pout to Pout4. . Accordingly, the waveguide splitter and combiner 400 may serve as a signal combiner.

한편, 밀리미터파 신호를 증폭하는 과정에서 많은 열이 발생하게 된다. 따라서, 초고주파 고출력 증폭기에서는 열을 효율적으로 냉각하는 방열구조가 반드시 필요할 수 있다. 도면 2, 도면 3 및 도면 7을 참조하면, 도면 2의 초고주파 증폭기(10)의 앞면과 뒷면 플레이트(500, 600)에는 복수의 냉각 홀(510, 610)이 형성되어 있다. 이렇게 육면체에 형성된 냉각 홀은 다른 면에 형성된 증폭부(100, 200)와 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)와 하나의 몸체로 연결되어 있으므로 자연스러운 열 분산 효과를 얻게 된다. 또한, 도면에 나타난 것처럼 냉각 홀을 바 형태로 길게 복수로 형성하면 냉각 효율을 좀 더 높일 수 있게 된다. Meanwhile, a lot of heat is generated in the process of amplifying the millimeter wave signal. Therefore, a heat dissipation structure for efficiently cooling the heat in the very high frequency high power amplifier may be necessary. Referring to FIGS. 2, 3 and 7, a plurality of cooling holes 510 and 610 are formed in the front and rear plates 500 and 600 of the microwave amplifier 10 of FIG. Since the cooling holes formed in the hexahedron are connected to the amplification units 100 and 200 formed on the other surface and the waveguide distributor and the couplers 300 and 400 through a single body, a natural heat dispersion effect is obtained. Further, as shown in the drawing, if a plurality of cooling holes are formed in a long bar shape, the cooling efficiency can be further increased.

도 1과 도 2를 참조하면, 상기 증폭기(10)의 앞면에 냉각홀(510)이 형성된 플레이트(500)에 냉각팬(520)이 설치될 수 있다. 여기서 상기 증폭기(10)는 냉각팬(520)이 형성된 플레이트(500) 또는 상기 상하 증폭부(100, 200)와 좌우 도파관 분배기 및 결합기(300, 400) 앞쪽 방향 테두리 부분에 결합되며, 복수의 홀이 형성된 하우징(530)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(530) 역시 금속 플레이트로 이루어져 있어, 상기 증폭부와 도파관 분배기 및 결합기에서 발생하는 열을 분산하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 경우에 따라 상기 하우징(530)의 측면에 냉각홀을 선택적으로 추가할 수 있다. 따라서, 상기 냉각팬(160)에 의해 내부 공기와 외부 공기가 지속적으로 순환되면서, 본 발명의 육면체 구조 밀리미터파 증폭기에 대한 냉각 효율이 더욱 증진된다.Referring to FIGS. 1 and 2, a cooling fan 520 may be installed on a plate 500 having a cooling hole 510 on the front surface of the amplifier 10. The amplifier 10 is coupled to a front edge portion of the plate 500 or the upper and lower amplifying parts 100 and 200 and the left and right waveguide distributors 300 and 400 having the cooling fan 520, The housing 530 may be formed of a metal material. The housing 530 is also made of a metal plate, and can disperse heat generated in the amplifier, the waveguide distributor, and the coupler. Here, a cooling hole may be selectively added to the side surface of the housing 530 as occasion demands. Accordingly, the cooling air is continuously circulated by the cooling fan 160, thereby further improving the cooling efficiency of the hexahedral millimeter wave amplifier of the present invention.

도 5와 6을 참조하면, 상기 증폭부(100, 200)와 상기 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)는 커버(140, 240, 310, 410)가 있고, 상기 커버에 의해 덮여 있게 된다. 상기 커버는 알루미늄 등의 금속 재질이며, 전자파를 차폐하는 역할을 할 수 있다. 밀리미터파 등의 초고주파는 회로 소자에 큰 영향을 줄 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6, the amplifiers 100 and 200 and the waveguide distributor and couplers 300 and 400 have covers 140, 240, 310 and 410, and are covered by the cover. The cover is made of a metal such as aluminum and can serve to shield electromagnetic waves. Millimeter waves and other very high frequencies can have a large influence on the circuit elements.

따라서, 증폭부(100, 200)와 도파관 분배기 및 결합기(300, 400)의 커버(140, 240, 310, 410)는 상기 도파관 분배기 및 결합기가 형성된 플레이트에 완전히 밀착될 수 있다. Therefore, the covers 140, 240, 310, and 410 of the amplifiers 100 and 200 and the waveguide distributor 300 and the couplers 300 and 400 can be completely attached to the plate on which the waveguide distributor and coupler are formed.

여기서, 증폭부(100, 200)의 커버(113, 114)는 각 증폭기 모듈(110, 120, 210, 220)에서 발생하는 전자파를 완전히 차폐하기 위해, 상기 증폭부 커버의 내부에 증폭기 모듈의 증폭기 소자와 신호라인에 해당하는 중공이 형성될 수 있다. 중공이 형성된 이외의 부분은 전자파를 차폐할 수 있도록 밀착된다. The covers 113 and 114 of the amplification units 100 and 200 are connected to amplifiers in the amplification unit cover in order to completely shield the electromagnetic waves generated from the amplifier modules 110, 120, 210 and 220, A hollow corresponding to the device and the signal line may be formed. The portion other than the hollow portion is closely contacted so as to shield the electromagnetic wave.

도면 5, 6에서 각 커버에 형성되어 있는 다수의 홀은 나사 등을 이용하여 상기 커버들을 결합하여 밀착력을 높힐 수 있다.In FIGS. 5 and 6, the plurality of holes formed in each cover can be tightened by combining the covers using screws or the like.

10 : 입체구조 소형 밀리미터파 고출력 증폭기
100 : 제1 증폭부
110 : 제1 증폭기 모듈
120 : 제2 증폭기 모듈
130 : 제1 금속 플레이트
140 : 제1 증폭부 커버
200 : 제2 증폭부
210 : 제3 증폭기 모듈
220 : 제4 증폭기 모듈
230 : 제2 금속플레이트
240 : 제2 증폭부 커버
300 : 제1 도파관 분배기 및 결합기
310 : 제3 금속플레이트
320 : 제1 도파관 분배기 및 결합기 커버
Pin1 ~ Pin4 : 입력 포트
400 : 제2 도파관 분배기 및 결합기
410 : 제4 금속플레이트
420 : 제2 도파관 분배기 및 결합기 커버
Pout1 ~ Pout4 : 출력 포트
500 : 제5 금속플레이트
510 : 냉각 홀
520 : 냉각 팬
530 : 하우징
600 : 제6 금속플레이트
610 : 냉각 홀
10: Three-Dimensional Small Millimeter Wave Power Amplifier
100:
110: first amplifier module
120: second amplifier module
130: first metal plate
140: First amplification section cover
200:
210: third amplifier module
220: fourth amplifier module
230: second metal plate
240: Second amplifier cover
300: First waveguide splitter and combiner
310: third metal plate
320: first waveguide splitter and coupler cover
Pin1 ~ Pin4: Input port
400: second waveguide splitter and combiner
410: fourth metal plate
420: second waveguide splitter and coupler cover
Pout1 to Pout4: output port
500: fifth metal plate
510: cooling hole
520: Cooling fan
530: Housing
600: Sixth metal plate
610: cooling hole

Claims (7)

서로 마주보는 제1, 제2 금속 플레이트 상에 각각 배치되는 증폭부; 및
상기 제1, 제2 금속 플레이트와 수직으로 연결되고, 서로 마주보는 제3, 제4 금속 플레이트에 각각 형성되는 도파관 분배기 및 결합기; 및
상기 제1, 제2, 제3, 제4 금속 플레이트가 형성하는 몸체 내외부 또는 상기 몸체와 일체로 형성되는 방열부를 포함하며,
상기 방열부는 상기 증폭부가 배치되는 제1, 제2 금속 플레이트 및 도파관 분배기 및 결합기가 형성된 제3, 제4 금속 플레이트와 수직으로 연결되어 서로 마주보는 제5, 제6 플레이트에 형성되며, 상기 제5, 제6 금속 플레이트에는 복수의 냉각 홀이 각각 형성되고, 상기 제5 또는 제6 금속 플레이트에는 냉각팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기.
An amplification unit disposed on the first and second metal plates facing each other; And
A waveguide distributor and a coupler connected perpendicularly to the first and second metal plates and respectively formed on third and fourth metal plates facing each other; And
And a heat dissipation unit formed integrally with the inside or outside of the body formed by the first, second, third, and fourth metal plates,
The heat dissipation unit is formed on fifth and sixth plates which are perpendicularly connected to the first and second metal plates and the waveguide distributor and the third and fourth metal plates on which the coupler is formed, A plurality of cooling holes are formed in the sixth metal plate, and a cooling fan is installed in the fifth or sixth metal plate, respectively.
제 1항에 있어서,
상기 증폭부는 하나 이상의 증폭기 모듈이 기판에 병렬 배치되며, 상기 증폭기 모듈은 하나 이상의 증폭기 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기.
The method according to claim 1,
Wherein the amplifying unit includes one or more amplifier modules arranged in parallel on a substrate, and the amplifier module includes one or more amplifier elements.
제 2 항에 있어서,
상기 제3 금속 플레이트에 형성된 도파관 분배기 및 결합기는 신호를 입력하는 복수의 신호 입력 포트가 형성되고,
제4 금속 플레이트에 형성된 도파관 분배기 및 결합기는 중앙부에 복수의 신호 출력 포트가 형성되며,
상기 제3, 제4 금속 플레이트에 형성된 도파관 분배기 및 결합기의 끝단은 상기 하나 이상의 증폭기 모듈과 연결되며,
상기 하나 이상의 증폭기 모듈은 상기 복수의 신호 입력 포트를 통해 들어온 신호가, 상기 복수의 신호 출력 포트를 통해 출력되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기.
3. The method of claim 2,
The waveguide distributor and the coupler formed on the third metal plate are formed with a plurality of signal input ports for inputting signals,
The waveguide distributor and the coupler formed on the fourth metal plate have a plurality of signal output ports formed at the center thereof,
The ends of the waveguide distributor and combiner formed on the third and fourth metal plates are connected to the one or more amplifier modules,
Wherein the at least one amplifier module is arranged such that a signal input through the plurality of signal input ports is outputted through the plurality of signal output ports.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 밀리미터파 고출력 증폭기는
상기 냉각팬이 설치되는 금속 플레이트에 결합되며, 복수의 홀이 형성된 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기.
The method according to claim 1,
The millimeter wave high power amplifier
And a housing coupled to the metal plate on which the cooling fan is installed and having a plurality of holes formed therein.
제 2 항에 있어서,
상기 증폭부는 상기 증폭기 소자와 신호라인에 해당하는 부분에 중공이 형성되어 상기 증폭부에 밀착 결합되는 증폭부 커버를 포함하고, 상기 도파관 분배기 및 결합기는 상기 도파관 분배기 및 결합기의 신호 입력 및 출력 포트에 해당하는 홀이 형성되어 상기 도파관 분배기 및 결합기가 형성된 금속 플레이트에 밀착 결합되는 도파관 분배기 및 결합기 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기.


3. The method of claim 2,
The amplifier unit includes an amplifier cover formed in a hollow portion corresponding to the amplifier element and the signal line and closely coupled to the amplifier unit. The waveguide distributor and the coupler are connected to signal input and output ports of the waveguide distributor and the coupler, And a waveguide splitter and a combiner cover which are formed on the waveguide splitter and the waveguide splitter and are coupled to the waveguide splitter and the metal plate on which the waveguide splitter is formed.


KR1020170166680A 2017-12-06 2017-12-06 Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure Active KR101949672B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170166680A KR101949672B1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170166680A KR101949672B1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101949672B1 true KR101949672B1 (en) 2019-02-19

Family

ID=65528619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170166680A Active KR101949672B1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101949672B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259673A (en) * 1992-03-11 1993-10-08 Fujitsu Ltd Electronic unit cooling structure
JP2000013063A (en) 1998-06-19 2000-01-14 New Japan Radio Co Ltd Microwave communication apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259673A (en) * 1992-03-11 1993-10-08 Fujitsu Ltd Electronic unit cooling structure
JP2000013063A (en) 1998-06-19 2000-01-14 New Japan Radio Co Ltd Microwave communication apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P. Jia 외, "Multioctave Spatial Power Combining in Oversized Coaxial Waveguide, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 50, no. 5, pp. 1355-1360, 2002. 05.* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7146983B2 (en) Solid-state microwave oscillators and power amplifiers
US11431294B2 (en) Antenna waveguide transitions for solid state power amplifiers
US10992031B2 (en) Mobile communications antenna for mounting on a mast or wall-like support with at least two interchangeable amplifier modules
US7002429B2 (en) Nonreflective waveguide terminator and waveguide circuit
TWM583628U (en) Spatial power-combining devices with amplifier connectors
EP2321872B1 (en) Modular solid-state millimeter wave (mmw) rf power source
US20090212871A1 (en) Multi-planar solid state amplifier
US20080188098A1 (en) Packaging for low-cost, high-performance mircowave and millimeter wave modules
US10177455B2 (en) Systems and methods for differential dipole-based waveguide power combining
KR101833241B1 (en) Spatial power combiner for millimeter wave having transition substrates with different width
CN104538718A (en) Waveguide double antipodal fin-line and microstrip line type space power synthesizer
KR101949672B1 (en) Compact mmWave power amplifier with three dimensional structure
US9647310B2 (en) Coplanar waveguide transmission line structure configured into non-linear paths to define inductors which inhibit unwanted signals and pass desired signals
KR101473647B1 (en) Coaxial Waveguide for Spatial Combiner
JPWO2004051790A1 (en) Active antenna
WO2016163136A1 (en) High-frequency power amplifier
CN114094299B (en) Power distribution synthesis network design method based on waveguide-microstrip conversion
WO2017188354A1 (en) High-frequency amplifier unit and high-frequency power amplification device
CN109921819B (en) A phased array multi-band TR module and signal transmission method
CN104579200B (en) A kind of Ku band power amplifiers
CN204333200U (en) The spatial power combiner of a kind of waveguide-bis-Coupler in finline-microstrip line form
CN120454753B (en) K-band radio frequency front-end receiving and transmitting processing module
Lan et al. Design of X-band 4-channel T/R module with High power and High efficiency
US11621469B2 (en) Power-combining devices with increased output power
CN108696254B (en) Microwave power synthesis amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20171206

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190115

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20190207

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20190213

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20190213

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220208

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230206

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240206

Start annual number: 6

End annual number: 6