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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6895526
(24)【登録日】2021年6月9日
(45)【発行日】2021年6月30日
(54)【発明の名称】キャビティフィルター
(51)【国際特許分類】
H01P 1/208 20060101AFI20210621BHJP
H01R 12/55 20110101ALI20210621BHJP
H01R 13/24 20060101ALI20210621BHJP
H01R 13/33 20060101ALI20210621BHJP
【ＦＩ】
H01P1/208 Z
H01R12/55
H01R13/24
H01R13/33
【請求項の数】20
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2019-541175(P2019-541175)
(86)(22)【出願日】2018年1月26日
(65)【公表番号】特表2020-506616(P2020-506616A)
(43)【公表日】2020年2月27日
(86)【国際出願番号】KR2018001180
(87)【国際公開番号】WO2018143614
(87)【国際公開日】20180809
【審査請求日】2019年7月29日
(31)【優先権主張番号】10-2017-0013798
(32)【優先日】2017年1月31日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2017-0074330
(32)【優先日】2017年6月13日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】508112782
【氏名又は名称】ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001586
【氏名又は名称】特許業務法人アイミー国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ドゥク ヨン キム
(72)【発明者】
【氏名】スン ホ ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ヘ キム
(72)【発明者】
【氏名】デ エイル ジョ
(72)【発明者】
【氏名】ナム シン パク
【審査官】
赤穂 美香
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／０３３０９４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
実公昭５０−０２５９８７（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／００５１０１６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
韓国公開特許第２０１１−００４１９１９（ＫＲ，Ａ）
【文献】
特開平０３−２５０９０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１５／１３１６００（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１２−０３４０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
中国実用新案第２０３０３９１６１（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｐ １／２０８
Ｈ０１Ｒ １２／５５
Ｈ０１Ｒ １３／２４
Ｈ０１Ｒ １３／３３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動通信用基地局アンテナに使用され、外部部材上に設けられるキャビティフィルターにおいて、
共振素子と、
前記外部部材上に配置し、内部に前記共振素子を含む第１のケースと、
前記第１のケースを貫通して前記外部部材の電極パッドと前記共振素子を電気的につなぎ、前記第１のケースと電気的に絶縁する端子部とを備え、
前記端子部は、
前記第１のケースの下端面から前記第１のケースの少なくとも一部が陥没した端子挿入口と、
前記端子挿入口の内部に配置し、一端が前記共振素子につながるピン部及び前記ピン部の他端から延びて前記ピン部よりも直径が大きい端子本体部を含むピン部材と、
弾性を有する導電体からなり、前記端子本体部と前記電極パッドとの間に配置して両側を電気的につなぐ弾性コネクタとを含み、
前記ピン部材の端子本体部は、前記弾性コネクタを取り囲む内壁を有し、
前記弾性コネクタは、前記キャビティフィルターが前記外部部材上に設けられると圧縮され、前記端子本体部の内壁および前記電極パッドに接触圧力を提供するように構成されていることを特徴とする、キャビティフィルター。
共振素子と、
前記外部部材上に配置し、内部に前記共振素子を含む第１のケースと、
前記第１のケースを貫通して前記外部部材の電極パッドと前記共振素子を電気的につなぎ、前記第１のケースと電気的に絶縁する端子部とを備え、
前記端子部は、
前記第１のケースの下端面から前記第１のケースの少なくとも一部が陥没した端子挿入口と、
前記端子挿入口の内部に配置し、一端が前記共振素子につながるピン部及び前記ピン部の他端から延びて前記ピン部よりも直径が大きい端子本体部を含むピン部材と、
弾性を有する導電体からなり、前記端子本体部と前記電極パッドとの間に配置して両側を電気的につなぐ弾性コネクタとを含み、
前記ピン部材の端子本体部は、前記弾性コネクタを取り囲む内壁を有し、
前記弾性コネクタは、前記キャビティフィルターが前記外部部材上に設けられると圧縮され、前記端子本体部の内壁および前記電極パッドに接触圧力を提供するように構成されていることを特徴とする、キャビティフィルター。
【請求項2】
前記端子挿入口に挿入される誘電体ブッシュをさらに含み、
前記端子挿入口は、
前記端子本体部と半径方向に一定の空隙（air gap）を有する第３の挿入口と、
前記第３の挿入口よりも小さい直径を有し、前記誘電体ブッシュの一部が挿入される第２の挿入口と、
前記第２の挿入口よりも小さい直径を有し、前記誘電体ブッシュの一部が挿入される第１の挿入口とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のキャビティフィルター。
前記端子挿入口は、
前記端子本体部と半径方向に一定の空隙（air gap）を有する第３の挿入口と、
前記第３の挿入口よりも小さい直径を有し、前記誘電体ブッシュの一部が挿入される第２の挿入口と、
前記第２の挿入口よりも小さい直径を有し、前記誘電体ブッシュの一部が挿入される第１の挿入口とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のキャビティフィルター。
【請求項3】
前記端子挿入口に挿入される誘電体ブッシュをさらに備え、
前記誘電体ブッシュは、
第１の段と、前記第１の段よりも直径が大きい第２の段とを有する２段シリンダーの形態であり、回転軸の中心を貫通する貫通孔が形成され、
前記第２の段側から前記貫通孔に前記ピン部が挿入され、前記誘電体ブッシュに前記ピン部材が固定されることを特徴とする請求項１に記載のキャビティフィルター。
前記誘電体ブッシュは、
第１の段と、前記第１の段よりも直径が大きい第２の段とを有する２段シリンダーの形態であり、回転軸の中心を貫通する貫通孔が形成され、
前記第２の段側から前記貫通孔に前記ピン部が挿入され、前記誘電体ブッシュに前記ピン部材が固定されることを特徴とする請求項１に記載のキャビティフィルター。
【請求項4】
前記端子挿入口に挿入される誘電体ブッシュをさらに備え、
前記ピン部は、外周面にくさび形態の突起部を含み、前記ピン部が前記誘電体ブッシュに挿入された方向とは反対方向に抜けないように形成されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティフィルター。
前記ピン部は、外周面にくさび形態の突起部を含み、前記ピン部が前記誘電体ブッシュに挿入された方向とは反対方向に抜けないように形成されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティフィルター。
【請求項5】
前記端子本体部は、
前記第３の挿入口の深さよりも短く形成され、
円筒状の中空部と、
入口から内側にかけて直径が減少するコーン（cone）形状の開口部とを含むことを特徴とする、請求項２に記載のキャビティフィルター。
前記第３の挿入口の深さよりも短く形成され、
円筒状の中空部と、
入口から内側にかけて直径が減少するコーン（cone）形状の開口部とを含むことを特徴とする、請求項２に記載のキャビティフィルター。
【請求項6】
前記中空部は、
前記中空部の内周面に形成される第１の環状凹溝を含むことを特徴とする、請求項５に記載のキャビティフィルター。
前記中空部の内周面に形成される第１の環状凹溝を含むことを特徴とする、請求項５に記載のキャビティフィルター。
【請求項7】
前記弾性コネクタは、
前記中空部に挿入される円筒状部材と、
前記円筒状部材の外周面に突出したくさび形態の環状突起部と、
前記円筒状部材から延びるように形成され、前記開口部に挿入可能にカットされたコーン形状のピンソケット接触部と、
前記ピンソケット接触部から延びて形成されるインピーダンスマッチング部（impedance matching portion）と、
前記弾性コネクタが前記中空部に挿入された後、外部に露出する外側面から前記弾性コネクタの中心軸に沿って形成される少なくとも一つの切開部とを含み、
前記切開部は、前記環状突起部を通る深さまで延び、
前記環状突起部は、前記弾性コネクタが前記中空部に挿入されると、前記第１の環状凹溝に収容され、前記弾性コネクタの離脱が防止される大きさに形成することを特徴とする、請求項６に記載のキャビティフィルター。
前記中空部に挿入される円筒状部材と、
前記円筒状部材の外周面に突出したくさび形態の環状突起部と、
前記円筒状部材から延びるように形成され、前記開口部に挿入可能にカットされたコーン形状のピンソケット接触部と、
前記ピンソケット接触部から延びて形成されるインピーダンスマッチング部（impedance matching portion）と、
前記弾性コネクタが前記中空部に挿入された後、外部に露出する外側面から前記弾性コネクタの中心軸に沿って形成される少なくとも一つの切開部とを含み、
前記切開部は、前記環状突起部を通る深さまで延び、
前記環状突起部は、前記弾性コネクタが前記中空部に挿入されると、前記第１の環状凹溝に収容され、前記弾性コネクタの離脱が防止される大きさに形成することを特徴とする、請求項６に記載のキャビティフィルター。
【請求項8】
前記ピンソケット接触部の中心軸からの角度の大きさは、前記開口部の中心軸からの角度の大きさよりも５〜１０度大きく形成することを特徴とする、請求項７に記載のキャビティフィルター。
【請求項9】
前記弾性コネクタの外側面と前記インピーダンスマッチング部の外周面がなす電極の角は、Ｒ０.１ないしＲ０.５の範囲のラウンド状で形成することを特徴とする、請求項７に記載のキャビティフィルター。
【請求項10】
前記中空部の内側面と前記弾性コネクタとの間に挿入される圧縮バネ形態のピンバネをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のキャビティフィルター。
【請求項11】
前記弾性コネクタは、
両側端部を除いた長さの大部分が一定の幅を有する細長型バネ板材から成形されたものであって、
中央部が円状に成形された円状バネ部と、
前記円状バネ部の円周上に隣接する二つの点から円周に対して垂直に突出する２つの板状突出部とを含み、
前記バネ板材の幅は、前記中空部の直径よりも小さく、
前記円状バネ部の直径は、前記端子本体部の直径よりも大きいことを特徴とする、請求項５に記載のキャビティフィルター。
両側端部を除いた長さの大部分が一定の幅を有する細長型バネ板材から成形されたものであって、
中央部が円状に成形された円状バネ部と、
前記円状バネ部の円周上に隣接する二つの点から円周に対して垂直に突出する２つの板状突出部とを含み、
前記バネ板材の幅は、前記中空部の直径よりも小さく、
前記円状バネ部の直径は、前記端子本体部の直径よりも大きいことを特徴とする、請求項５に記載のキャビティフィルター。
【請求項12】
前記開口部は、前記円状バネ部が外接する角度で形成することを特徴とする、請求項１１に記載のキャビティフィルター。
【請求項13】
前記中空部および前記中空部に挿入された前記板状突出部の間には、はんだが充填され、
前記弾性コネクタおよび前記ピン部材を電気的かつ機械的につなぐことを特徴とする、請求項１１に記載のキャビティフィルター。
前記弾性コネクタおよび前記ピン部材を電気的かつ機械的につなぐことを特徴とする、請求項１１に記載のキャビティフィルター。
【請求項14】
前記端子挿入口は、
前記第１のケースの下端面に形成され、
前記誘電体ブッシュの２段シリンダー形態のうち、直径が大きい部分と同じ大きさの直径を有し、前記の下端面に並んで延びる長孔形態の第４の挿入口と、
前記第４の挿入口の一側中心位置に形成され、前記誘電体ブッシュの第１の段が挿入される第５の挿入口とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のキャビティフィルター。
前記第１のケースの下端面に形成され、
前記誘電体ブッシュの２段シリンダー形態のうち、直径が大きい部分と同じ大きさの直径を有し、前記の下端面に並んで延びる長孔形態の第４の挿入口と、
前記第４の挿入口の一側中心位置に形成され、前記誘電体ブッシュの第１の段が挿入される第５の挿入口とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のキャビティフィルター。
【請求項15】
前記弾性コネクタは、
前記ピン部に挿入され、前記端子本体部に支持されるように形成したピン挿入口と、
前記ピン部の中心軸に対して垂直な方向に延びる第１の延長部と、
前記第１の延長部から鈍角を有するように折り曲がり、前記第１のケースの下端面の外側に突出するように延びる第２の延長部とを含む板バネの形態であることを特徴とする、請求項１４に記載のキャビティフィルター。
前記ピン部に挿入され、前記端子本体部に支持されるように形成したピン挿入口と、
前記ピン部の中心軸に対して垂直な方向に延びる第１の延長部と、
前記第１の延長部から鈍角を有するように折り曲がり、前記第１のケースの下端面の外側に突出するように延びる第２の延長部とを含む板バネの形態であることを特徴とする、請求項１４に記載のキャビティフィルター。
【請求項16】
前記端子本体部は、
前記ピン部に前記弾性コネクタが前記ピン挿入口を介して挿入され、
前記ピン部材が前記誘電体ブッシュに挿入された状態で、前記端子本体部の外側面が、前記第１のケースの下端面から所定の空隙を有するように形成されていることを特徴とする、請求項１５に記載のキャビティフィルター。
前記ピン部に前記弾性コネクタが前記ピン挿入口を介して挿入され、
前記ピン部材が前記誘電体ブッシュに挿入された状態で、前記端子本体部の外側面が、前記第１のケースの下端面から所定の空隙を有するように形成されていることを特徴とする、請求項１５に記載のキャビティフィルター。
【請求項17】
前記第１のケースと電気的につながるスターワッシャー（star washer）をさらに含み、
前記第１のケースは、前記第３の挿入口を囲む第２の環状凹溝をさらに含み、
前記第２の環状凹溝は、前記スターワッシャーを収容し、前記スターワッシャーの少なくとも一部が前記第１のケースの下端面の外側に突出するように形成することを特徴とする、請求項２に記載のキャビティフィルター。
前記第１のケースは、前記第３の挿入口を囲む第２の環状凹溝をさらに含み、
前記第２の環状凹溝は、前記スターワッシャーを収容し、前記スターワッシャーの少なくとも一部が前記第１のケースの下端面の外側に突出するように形成することを特徴とする、請求項２に記載のキャビティフィルター。
【請求項18】
前記第２の環状凹溝は、
外径に該当する円周面が深さ方向に直径が大きくなるように環状の蟻（dovetail）形状に形成され、
前記第２の環状凹溝の入口外径は、前記スターワッシャーが弾性によって狭くなって前記第２の環状凹溝に挿入され、離脱が防止される最小限の直径で形成することを特徴とする、請求項１７に記載のキャビティフィルター。
外径に該当する円周面が深さ方向に直径が大きくなるように環状の蟻（dovetail）形状に形成され、
前記第２の環状凹溝の入口外径は、前記スターワッシャーが弾性によって狭くなって前記第２の環状凹溝に挿入され、離脱が防止される最小限の直径で形成することを特徴とする、請求項１７に記載のキャビティフィルター。
【請求項19】
前記第２の環状凹溝は、
前記第２の環状凹溝の周囲に形成される複数の圧入ピン孔と、
前記圧入ピン孔に挿入し、挿入すると前記第１のケースの下端面に陥没し、少なくとも一部が前記第２の環状凹溝に突出して前記スターワッシャーの離脱が防止されるサイズの頭部が形成された圧入ピンとを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のキャビティフィルター。
前記第２の環状凹溝の周囲に形成される複数の圧入ピン孔と、
前記圧入ピン孔に挿入し、挿入すると前記第１のケースの下端面に陥没し、少なくとも一部が前記第２の環状凹溝に突出して前記スターワッシャーの離脱が防止されるサイズの頭部が形成された圧入ピンとを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のキャビティフィルター。
【請求項20】
前記第２の環状凹溝は、
前記第２の環状凹溝の周囲に、前記第２の環状凹溝に近接して形成されるカシメ孔を含み、
前記スターワッシャーが挿入された後、カシメ加工により前記第２の環状凹溝の外径に該当する円周面の側壁が前記第２の環状凹溝の中心軸に向かって陥没して前記スターワッシャーの離脱が防止されるように構成したことを特徴とする、請求項１７に記載のキャビティフィルター。
前記第２の環状凹溝の周囲に、前記第２の環状凹溝に近接して形成されるカシメ孔を含み、
前記スターワッシャーが挿入された後、カシメ加工により前記第２の環状凹溝の外径に該当する円周面の側壁が前記第２の環状凹溝の中心軸に向かって陥没して前記スターワッシャーの離脱が防止されるように構成したことを特徴とする、請求項１７に記載のキャビティフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、キャビティフィルターに関する。より詳しくは、組立性及びサイズを考慮し、フィルターとプリント回路基板との間のコネクタ締結構造を改善したＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナ用キャビティフィルターに関する。
【0002】
この部分に記述した内容は、単に本実施例の背景情報を提供するに留まり、従来の技術を構成するものではない。
【0003】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術は、多数のアンテナを用いて、データ伝送容量を大幅に増やす技術として、送信機では、それぞれの送信アンテナを介して互いに異なるデータを送信し、受信機では、適切な信号処理を介して送信データを区分して出す空間多重化（Spatial multiplexing）技法である。したがって送受信アンテナの個数を同時に増加させることによってチャネル容量が増加し、より多くのデータを転送するようにする。例えば、アンテナの数を１０個に増加させると、現在の単一アンテナシステムに比べ、同じ周波数帯域を用いて約１０倍のチャネル容量を確保することになる。
【0004】
４Ｇ ＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄでは、８つのアンテナまで用いており、現在のｐｒｅ−５Ｇの段階で６４または１２８個のアンテナを装着した製品が開発されており、５Ｇは、はるかに多くの数のアンテナを有する基地局装置が用いられると予想され、これをＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術という。現在のセル（Cell）の運営が２−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎなのに対し、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術が導入されると、３Ｄ−Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇが可能になるのでＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術は、ＦＤ−ＭＩＭＯ（Full Dimension）とも呼ばれる。
【0005】
Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術では、アンテナ素子の個数が増え、これに伴う送受信器とフィルターの個数も一緒に増加する。また、２０１４年基準、全国的に２０万箇所以上の基地局が設けられている状況である。つまり、実装スペースを最小限に抑え、実装が容易なキャビティフィルターの構造が必要であり、個別にチューニングされたキャビティフィルターがアンテナに実装された後でも、同じフィルター特性を提供するようにするＲＦ信号ラインの接続構造が要求される。
【0006】
キャビティ構造を有するＲＦフィルターは金属性導体で形成されたボックス構造の内部に導体である共振棒などで構成された共振器が備えられ、固有の周波数の電磁界のみが存在するようにすることで、共振によって超高周波の特性周波数だけを通過する特徴を有する。このようなキャビティ構造の帯域通過フィルターは、挿入損失が少なく、高出力に有利であり、移動通信基地局アンテナのフィルターとして多様に活用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、よりスリムでコンパクトな構造を有しＲＦコネクタが本体内でその厚さ方向に内蔵されたキャビティフィルターを提供することに主な目的がある。
【0008】
また、本発明は、複数個のフィルターの組立時に発生する組立公差の累積量を最小限に抑えることができる組立方式と実装が容易でありながら、フィルターの周波数特性を均一に保つことができるＲＦ信号の接続構造を提供することに主な目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記のような課題を解決するために、本発明の一実施例に係る移動通信用基地局アンテナに使用され、外部部材上に設けられるキャビティフィルターは、共振素子と、外部部材上に配置され、内部に共振素子を含む第１のケース、及び、第１のケースを貫通して外部部材の電極パッドと共振素子を電気的につなぎ、第１のケースと電気的に絶縁される端子部と、を含み、端子部は、第１のケースの下端面から第１のケースの少なくとも一部が陥没した端子挿入口と、端子挿入口の内部に配置され、一端が共振素子につながるピン部及びピン部の他端から延び、ピン部よりも直径が大きい端子本体部を含むピン部材、及び、弾性を有する導電体からなり、端子本体部と電極パッドとの間で端子本体部と電極パッドとの間に配置されて両側を電気的に接続し、キャビティフィルターが外部部材に設置されると、圧縮されてピン部材と電極パッドに接触圧力を提供するように構成された弾性コネクタと、を含むことを特徴とする。
【0010】
また、端子挿入口に挿入される誘電体ブッシュをさらに含み、端子挿入口は端子本体部と半径方向に一定の空隙（air gap）を有する第３の挿入口と、第３の挿入口よりも小さい直径を有し、誘電体ブッシュの一部が挿入される第２の挿入口、及び、第２の挿入口よりも小さい直径を有し、誘電体ブッシュの一部が挿入される第１の挿入口と、を含むことを特徴とする。
【0011】
また、誘電体ブッシュは、第１の段と、第１の段よりも直径が大きい第２の段を有する２段シリンダーの形態であり、回転軸の中心を貫通する貫通孔が形成され、第２の段側から貫通孔にピン部が挿入され、誘電体ブッシュにピン部材が固定されることを特徴とする。
【0012】
また、ピン部は外周面にピン部が誘電体ブッシュに挿入された反対方向から抜けないように形成されたくさび形態の突起部を含むことを特徴とする。
【0013】
また、端子本体部の第３の挿入口の深さよりも短く形成され、内部に円筒状である中空部、及び、入口から内側に直径が減少する円錐（cone）形状の開口部と、を含むことを特徴とする。
【0014】
また、中空部中空部の内周面に形成される第１の環状凹溝を含むことを特徴とする。
【0015】
また、キャビティフィルターの弾性コネクタは、中空部に挿入される円筒状部材と、円筒状部材の外周面に突出したくさび形態の環状突起部と、円筒状部材から延びて形成され、開口部に挿入されるカットしたコーン形状のピンソケット接触部と、ピンソケット接触部から延びて形成されるインピーダンスマッチング部（impedance matching portion）、及び、弾性コネクタが中空部に挿入された後、外部に露出する外側面から弾性コネクタの中心軸に沿って形成される少なくとも一つの切開部と、を含み、切開部は環状突起部を通る深さまで延び、環状突起部は弾性コネクタが中空部に挿入されると環状凹溝に収容されて弾性コネクタの離脱が防止される大きさに形成することを特徴とする。
【0016】
また、ピンソケット接触部の中心軸からの角度の大きさは、開口部の中心軸からの角度の大きさよりも５〜１０度大きく形成することを特徴とする。
【0017】
また、弾性コネクタの外側面とインピーダンスマッチング部の外周面がなす電極の角は、Ｒ０.１ないしＲ０.５の範囲のラウンド状に形成することを特徴とする。
【0018】
また、中空部の内側面と弾性コネクタとの間に挿入される圧縮バネ形態のピンバネをさらに含むことを特徴とする。
【0019】
また、弾性コネクタが両側端部を除いた長さの大部分が一定の幅を有する細長型バネ板材から成形されたものであり、その完成された形は、中央部が円状に成形された円状バネ部、及び、円状バネ部の円周上に隣接する二つの点から円周に対して垂直に突出する２つの板状突起部と、を含み、バネ板材の幅は、中空部の直径よりも小さく、円状バネ部の直径は、端子本体部の直径よりも大きいことを特徴とする。
【0020】
また、開口部は、円状バネ部が外接することができる角度で形成することを特徴とする。
【0021】
また、中空部と中空部に挿入された板状の突出部の間には、はんだが充填されて弾性コネクタとピン部材を電気的かつ機械的につなぐことを特徴とする。
【0022】
また、本発明の一実施例に係る移動通信用基地局アンテナに用いられるキャビティフィルターは、弾性コネクタの端子挿入口は、第１のケースの下端面から形成され、誘電体ブッシュの２段シリンダー形態のうちの直径が大きい部分と同じサイズの直径を有して下端面に並んで延びる長孔形態の第４の挿入口、及び、第４の挿入口の一側中心位置に形成され、誘電体ブッシュの第１の段が挿入される第５の挿入口を含むことを特徴とする。
【0023】
また、弾性コネクタはピン部に挿入されて端子本体部に支持されるように形成したピン挿入口と、ピン部の中心軸に垂直な方向に延びる第１の延長部、及び、第１の延長部から鈍角を有するように折り曲がり、第１のケースの下端面の外側に突出するように延びる第２の延長部を含む板バネ形であることを特徴とする。
【0024】
また、端子本体部はピン部に弾性コネクタがピン挿入口を介して挿入され、ピン部材が誘電体ブッシュに組み立てられた状態で、端子本体部の外側面が第１のケースの下端面から所定の空隙を有するように形成することを特徴とする。
【0025】
また、本発明の一実施例に係る移動通信用基地局アンテナに用いられるキャビティフィルターは、第１のケースと電気的につながるスターワッシャー（star washer）をさらに含み、第１のケースは、第３の挿入口を囲む第２の環状凹溝をさらに含み、第２の環状凹溝は、スターワッシャーを収容してスターワッシャーの少なくとも一部が第１のケースの下端面の外側に突出するように形成することを特徴とする。
【0026】
また、第２の環状凹溝は、外径に該当する円周面の深さ方向に直径が大きくなるように環状の蟻（dovetail）形状に形成し、第２の環状凹溝の入口外径は、スターワッシャーが弾性によって縮んで第２の環凹溝に挿入され、離脱が防止される最小限の直径で形成することを特徴とする。
【0027】
また、第２の環状凹溝は、第２の環状凹溝の周囲に形成される複数の圧入ピン孔、及び、圧入ピン孔に挿入され、挿入されると、第１のケースの下端面に陥没され、少なくとも一部が第２の環状凹溝に突出してスターワッシャーの離脱が防止されるサイズの頭部が形成された圧入ピンを含むことを特徴とする。
【0028】
また、第２の環状凹溝は、第２の環状凹溝の周囲に、第２の環状凹溝に近接して形成されるカシメ穴を含み、スターワッシャーが挿入された後、カシメ加工により第２の環状凹溝の外径に該当する円周面の側壁が第２の環状凹溝の中心軸に向かって陥没してスターワッシャーの離脱が防止されるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明は、弾性コネクタを含むＲＦコネクタを本体内に厚さ方向に内蔵したスリムでコンパクトな構造のキャビティフィルターを提供することで、アンテナシステムのサイズを減らすことができ、個別キャビティフィルターの検証を再現性が高く、しかも迅速に行うことができ、移動通信基地局アンテナの内部に多数のキャビティフィルターを容易に実装することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】例示的なＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの積層構造を図式化した図である。
【図2】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターがアンテナボードとコントロールボードとの間に積層された状態を示す断面図である。
【図3】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターの構造を底側から見た平面透視図である。
【図4】本発明の一実施例に係るプッシュピン（push pin）方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターの端子部の構造を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターの端子部の構造を示す側断面図である。
【図6】本発明の一実施例に係るプッシュリング（push ring）方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターの端子部の構造の部分断面図である。
【図7】本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用されたピンアセンブリの組立工程を示す断面図である。
【図8】本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用されたピンアセンブリを示す平面図及び部分断面図である。
【図9】本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタの製造方法を示す概念図である。
【図10】比較のための一般的なプランジャー（plunger）方式の端子部の解析モデルである。
【図12】本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用された端子部の解析モデルである。
【図13】本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用された端子部の電界解析結果である。
【図14】本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用された端子部の解析モデルである。
【図15】本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用された端子部の電界解析結果である。
【図18】本発明の一実施例に係る板バネ方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターの端子部の構造を示す概念図である。
【図19】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターがアンテナボードの背面のソケットに接続された状態を示す断面図である。
【図20】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターがアンテナボードの背面に取り付けられた状態を示す断面図である。
【図21】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターのテストボードを示す平面図である。
【図22】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターのテストボードを示す断面図である。
【図23】本発明の一実施例に係るキャビティフィルターのテストボードを示す平面図であり、弾性コネクタを囲んで配置されるスターワッシャーが省略された構成を示す。
【図25】本発明の一実施例に係る板バネ方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターのテストボードを示す平面図である。
【図27】本発明の一実施例に係るスターワッシャーを示す概念図である。
【図28】本発明の一実施例に係るスターワッシャーを収容するダブテイル状の第２の環状凹溝を形成する過程を示す概念図である。
【図29】本発明の一実施例に係るスターワッシャーを収容する第２の環状凹溝及びスターワッシャーの離脱防止のための圧入ピンを示す概念図である。
【図30】本発明の一実施例に係るスターワッシャーを収容する第２の環状凹溝及びスターワッシャーの離脱防止のためのカシメ加工を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を用いて詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断した場合には、その詳細な説明は省く。
【0032】
また、本発明の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用する場合がある。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためで、その用語によって、該当構成要素の本質や順番や順序などが限定されない。明細書全体では、どの部分がどのような構成要素を「含む」、「備える」とするとき、これは特に正反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書に記載された「？部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで具現される。
【0033】
図１は、例示的なＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの積層構造を図式化した図である。
【0034】
図１は、本発明に係るアンテナアセンブリが内蔵されるアンテナ装置１０の例示的な外形を示す斜視図である。アンテナ装置１０は、ヒートシンク（heat sink）１１０が形成されたハウジングと、ハウジングに結合されたレドーム（radome）１７０を含む。ハウジングとレドーム１７０との間には、アンテナアセンブリが内蔵される。ハウジングの下部には、例えば、ドッキング（docking）構造を介して、電源ユニット（PSU、power supply unit）１２０が結合され、電源ユニット１２０は、アンテナアセンブリに備えられた電子部品を動作させるための動作電源を提供する。
【0035】
通常のアンテナアセンブリは、前面に複数のアンテナ１６０が配列されるアンテナボード１５０の背面にキャビティフィルター（cavity filter）１８がアンテナ１６０の個数だけ配置され、関連のＰＣＢボード１３０が続いて積層された構造を有する。キャビティフィルター１４０は、実装前に、個別に仕様に合った周波数特性を有するようにチューニング及び検証して準備される。チューニング、検証プロセスは実装状態と同じ特性である環境で迅速に行われることが望ましい。
【0036】
図２は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターがアンテナボードとコントロールボードとの間に積層された状態を示す断面図である。
【0037】
図２を参照すると、通常のＲＦコネクタ１４２が排除されることで、接続が容易になり、より低い高さのプロファイルを有するアンテナ構造１１を提供することができる。また、高さ方向の両面にＲＦ接続を備えられ、弾性コネクタ２４０、３４０、４４０につなぐことで、アンテナボード１５０あるいはＰＣＢボード１３０に振動及び熱変形が発生してもＲＦ接続は同様に維持され、周波数特性の変化がない利点がある。
【0038】
実施例１
【0039】
図３は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターの構造を底側から見た平面透視図である。
【0040】
図４は、本発明の一実施例に係るプッシュピン（push pin）方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターの端子部の構造を示す断面図である。
【0042】
図３及び図４を参照すると、本発明の一実施例に係るキャビティフィルター１８は、共振素子（図示せず）を含み、内部が中空である第１のケース１８０、第１のケース１８０を覆う第２のケース１８１、第１のケース１８０の長さ方向両側にキャビティフィルター１８の高さ方向に備えた端子部２０、端子部２０の両側に備えられた組立孔１８２を含む。端子部２０は、第１のケース１８０を貫通して外部部材、例えばＰＣＢボード１３０あるいはアンテナボード１５０の電極パッドと共振素子を電気的につなぐ。
【0043】
第１のケース１８０と第２のケース１８１の端子部２０を含む両側組み立て部１８４は、適用先に応じてその間の領域である下端面１８６よりも厚く形成される構造を有する。例えば、第１のケース１８０の下部面１８６が、様々な素子が実装されたＰＣＢボード１３０に組み立てられる場合に、両側の組み立て部１８４は、第１のケース１８０が実装された素子との干渉を避けることができる厚さを有する。端子部２０の外部端子は、図４に示すように一側が第１のケース１８０の下端面１８８に向かい、他側の第２のケース１８１の組立基準面から突出するように形成してもよい。キャビティフィルター１８の実装形態に応じて、端子部２０の外部端子は、例えば、第１のケース１８０の下端面１８８に同じ方向に露出されるように形成してもよい。
【0044】
図５は、本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターの端子部の構造を示す側断面図である。
【0045】
本発明の一実施例に係るキャビティフィルター１８の端子部２０は、端子挿入口２１０、誘電体ブッシュ（dielectric bush）２２０、ピン部材２３０、弾性コネクタ２４０、ピンバネ２５０及びスターワッシャー（star washer）２６０を含む。
【0046】
端子挿入口２１０は、円筒状であり、第１のケース１８０の下端面１８８から形成され、第１のケース１８０を貫通して備えられるか、第１のケース１８０の上端面から形成され、第１のケース１８０を貫通して備えられる。端子挿入口２１０が、第１のケース１８０の上端面から形成される場合に、第２のケース１８１にも貫通口が形成され、これを考慮し、端子挿入口２１０の深さが調整される。端子挿入口２１０は、段階的に直径が減少するように３段に形成される。端子挿入口２１０にて最小の直径を有する部分は第１の挿入口２１２、その次の直径を有する部分は第２の挿入口２１４、及び最も大きい直径を有する部分は第３の挿入口２１６に定義する。
【0047】
誘電体ブッシュ２２０は、２段シリンダー形態である。誘電体ブッシュ２２０には、回転軸の中心を貫通する貫通孔２２６が形成される。誘電体ブッシュ２２０は、第１の挿入口２１２及び第２の挿入口２１４に挿入されて固定されるサイズを有する。誘電体ブッシュ２２０は、テフロン（登録商標）素材からなる。一実施例では、一つのボディが２段シリンダーの形態で構成したことを例示したが、これに限定するものではなく、互いに直径が異なって形成されて２段シリンダーの形態になるように組み立ててもよい。
【0048】
ピン部材２３０は、ピン部（pin portion）２３２と端子本体部２３４が長さ方向に一体に形成された２段シリンダーの形態である。一実施例では端子本体部２３４には、ソケット部２３６が形成される。ピン部材２３０は、ＢｅＣｕ（Beryllium Copper）素材に金メッキが施されたものである。ピン部２３２は、誘電体ブッシュ２２０の貫通孔２２６に挿入して固定する。ピン部２３２の外周面には、ピン部２３２が挿入された反対方向にピン部２３２が抜けないようにくさび形態の突起部２３５が形成される。ピン部２３２と端子本体部２３４の境界部に形成される環状の段差部は誘電体ブッシュ２２０の一側面に当接するように組み立てる。端子本体部２３４は、第３の挿入口２１６の深さよりも短く形成し、その内部に中空型のソケット部２３６が形成される。端子本体部２３４には、入口から内側に向けて直径が減少するコーン形状の開口部２３８が形成される。本発明の一実施例では、コーン形状の開口部２３８が形成された領域で端子本体部２３４の内壁は、例えば中心軸を基準に３０度の角度で傾いた形態である。コーン形状である開口部２３８の内側には、第１の環状凹溝２３７が形成され、ここに挿入される弾性コネクタ２４０の離脱を防止する。開口部２３８の最も内側の内側面と弾性コネクタ２４０の挿入部先端の間には、弾性コネクタ２４０を開口部２３８の外側に押し出す力を追加で提供するバネ２５０が挿入される。
【0049】
弾性コネクタ２４０は、ソケット部２３６に挿入される円筒状の構造、コーン形状の開口部２３８に対応して挿入されるカットしたコーン形状のピンソケット接触部２４４及びピンソケット接触部２４４から延びて形成されるインピーダンスマッチング部（impedance matching portion）２４６が長さ方向に一体に形成される。弾性コネクタ２４０は、ＢｅＣｕ素材に金メッキしたものである。円筒状の構造の長さ方向の中間には、外周面から突出したくさび形態の環状突起部２４２が形成される。環状突起部２４２は、弾性コネクタ２４０がソケット部２３６に挿入されると、第１の環状凹溝２３７に収容されて弾性コネクタ２４０がソケット部２３６から離脱することを防止する。
【0050】
ピンソケット接触部２４４の角度は、ソケット部２３６のコーン形状の開口部２３８の角度よりも中心軸を基準に５度ないし１０度大きく形成される。また、弾性コネクタ２４０には、弾性コネクタ２４０がソケット部２３６に挿入された後、外部に露出する外側面から中心軸に沿って十字状の切開部２４８が局部的に形成される。切開部２４８の深さは、カットしたコーン形状を通り過ぎて弾性コネクタ２４０の円筒状の構造まで至る。一実施例では、切開部２４８が十字状であることが例示したが、これに限定するものではなく、一字状、或いは複数のスロットが形成された形態である。
【0051】
弾性コネクタ２４０は、弾性コネクタ２４０がソケット部２３６に挿入されて十字状の切開部２４８が狭くならない状態で、ソケット部２３６のコーン形状の開口部２３８に触れたとき、第１のケース１８０の下端面１８８から飛び出し、キャビティフィルター１８が実装されたとき、弾性コネクタ２４０がソケット部２３６の開口部２３８を押しながら挿入される長さを有する。
【0052】
弾性コネクタ２４０の外側面の外側の角は、弾性コネクタ２４０が狭くなりながらキャビティフィルター１８が組み立てられるＰＣＢボード１３０に形成された電極パッドと電気的につながる領域である。この外側の角は、電極エッジ２４９として定義する。一実施例では、電極エッジ２４９は、Ｒ０.１ないしＲ０.５の範囲でラウンド状態で形成し、弾性コネクタ２４０が狭くなって外側面が平面から凹んだ浅いコーンの形態になっても、電極エッジ２４９がＰＣＢボード１３０に形成された電極パッドと均一な接触面積を有するように備えられる。キャビティフィルター１８は、実際には、ＰＣＢボード１３０と組み立てされ、様々な高さの偏差を有し、電極エッジ２４９をラウンド状に形成することにより、弾性コネクタ２４０が狭くなる程度の差があっても均一した接触面積を有する。
【0053】
開口部２３８の角度、ピンソケット接触部２４４の角度、弾性コネクタ２４０の長さ及び電極エッジ２４９のラウンドサイズは、第１のケース１８０の一側面もしくは第２のケース１８１の組立基準面とＰＣＢボード１３０が結合したときを基準に選定することが望ましい。より詳しく説明すると、ＰＣＢボード１３０が結合すると、弾性コネクタ２４０は押され上がり、ソケット部２３６の開口部２３８に沿って滑りながら十字状の切開部２４８が狭くなる。切開部２４８が狭くなると弾性コネクタ２４０のピンソケット接触部２４４の角度が減少し、開口部２３８とピンソケット接触部２４４の接触面積が変化する。また、弾性コネクタ２４０の外側面が浅いコーン形態で狭くなりながら電極エッジ２４９がＰＣＢボード１３０の電極パッドと接触する領域も変更する。また、ソケット部２３６の内部に挿入されたバネ２５０が弾性コネクタ２４０をＰＣＢボード１３０側に押す力とピンソケット接触部２４４からの反力が含まれた力がそれぞれの接触部に作用し、それぞれの接触面は弾性変形する。
【0054】
このような接触面積を決定するソケット部２３６、弾性コネクタ２４０及びバネ２５０の設計仕様は、端子部２０のインピーダンスを考慮して選定することが望ましい。つまり、接触面積及び接触圧力によって決定される接触抵抗を含む端子部２０の信号経路によるインピーダンスの変化が最小限に抑えている設計仕様に決定することが望ましい。特に高い周波数が伝達する移動体通信アンテナ信号の場合には、信号ラインの特性インピーダンスが一定でないと、信号の品質が低下する。数ギガヘルツレベルの信号における信号経路のインピーダンスミスマッチング（mismatching）は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：voltage standing wave ratio）を増加させ、信号の反射及び歪みによって、信号の品質が低下する。
【0055】
端子部２０のインピーダンスを均一に維持するための検討は、第１の挿入口２１２ないし第３の挿入口２１６のサイズ及び端子本体部２３４の大きさの選定でも必要である。第３の挿入口２１６は、端子本体部２３４の外周面と所定の空隙（air gap）を有して離間しており、第１及び第２の挿入口２１２、２１４とピン部２３２との間には、例えば、テフロン素材の誘電体ブッシュ２２０が媒介する。ピン部材２３０のピン部２３２と端子本体部２３４は、直径段差を有するかたちであり、第２の挿入口２１４の直径と深さは、これを考慮し、ピン部材２３０と端子挿入口２１０間のインピーダンスが一定に維持するように選ぶことが望ましい。
【0056】
テフロン素材の誘電率は、空気の約２倍であり、これを考慮し、第３の挿入口２１６の直径は、第１及び第２の挿入口２１２、２１４の直径よりも大きく形成する。例えばテフロンの代わりに、誘電率が空気の約３倍である、ＰＥＥＫ素材で誘電体ブッシュ２２０が構成される場合は、第３の挿入口２１６の直径は、テフロンの場合よりも大きく形成される。
【0057】
図５の（ａ）ないし（ｄ）は、ＰＣＢボード１３０の電極パッドと接触する弾性コネクタ２４０の電極エッジ２４９、インピーダンスマッチング部２４６の形状を様々な形で例示したものである。このような形状及び大きさは、第３の挿入口２１６との間隔を考慮して数値解析を実行するか、端子部２０のＶＳＷＲを例えばネットワークアナライザ（network analyzer）などで評価して選定する。
【0058】
図５の（ａ）は、インピーダンスマッチング部２４６がピンソケット接触部２４４から離れた位置から垂直に突出した形状を有し、電極エッジ２４９は、微細なＲ０.１のラウンドが形成された例である。図５の（ｂ）は、弾性コネクタ２４０のピンソケット接触部２４４の傾斜角が維持され、電極エッジ２４９まで延びた形状を有する例である。図５の（ｃ）は、ピンソケット接触部２４４から離れた位置でインピーダンスマッチング部２４６が逆に直径が再び減少する傾斜面を有するように形成された場合である。図５の（ｄ）は、ピンソケット接触部２４４から離れた位置で逆に直径が再び減少する斜面を有し、電極エッジ２４９がＲ０.５で比較的大きなラウンドが形成された例である。図５の（ｅ）は、バネ２５０が省略された場合であり、弾性コネクタ２４０と、これに接触するＰＣＢボード１３０の電極パッドを押す力（接触圧力）が弾性コネクタ２４０の十字状切開部２４８が狭くなりながらピンソケット接触部２４４からの反力によって形成される場合を示す例である。
【0059】
第３の挿入口２１６の外側には、信号ラインを囲んで円筒部を包み、接地接続が強固に行われるように挿入されるスターワッシャー２６０を収容する第２の環状凹溝２７０が形成される。
【0061】
図６を参照すると、本発明のまた別の一実施例の端子部２０は、端子挿入口２１０、誘電体ブッシュ３２０、ピン部材３３０、プッシュリング方式の弾性コネクタ３４０及びスターワッシャー２６０を含む。図６の一実施例は、インピーダンスマッチングをより厳密にする場合であって、誘電体ブッシュ２２０が着脱型で形成され、２段である誘電体ブッシュ３２０の貫通孔２２６の直径が異なるように形成され、ピン部材３３０のピン部３３２が誘電体ブッシュ３２０に対応して２段で形成された例を開示したが、端子挿入口２１０、誘電体ブッシュ３２０、ピン部３３２及びスターワッシャー２６０は、先に図４の一実施例と同一の形態で構成してもよい。
【0062】
一実施例に係るピン部材３３０は、ピン部３３２及びソケット部３３６が形成された端子本体部３３４を含む。ピン部材３３０は、ＢｅＣｕ素材に金メッキが施されたものである。ピン部３３２は、誘電体ブッシュ３２０の貫通孔２２６に挿入して固定する。ピン部３３２の外周面には、ピン部材３３０が挿入された反対方向にピン部材３３０が抜けないようにくさび形態の突起部２３５が形成される。ピン部３３２と端子本体部３３４の境界部に形成される環状の段差部は誘電体ブッシュ３２０の一側面に当接するように組み立てられる。端子本体部３３４は、第３の挿入口２１６の深さよりも短く形成され、内部が中空であり、入口から内側に直径が減少するコーン形状の開口部３３８が形成される。本発明の一実施例ではコーン形状の開口部３３８は、例えば中心軸を基準に６０度の角度で傾いたかたちで形成され、プッシュリング方式の弾性コネクタ３４０の円状バネ部３４４が外接するように形成される。
【0063】
一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタ３４０は、両側端部を除いた長さの大部分が一定の幅を有するバネ板材から成形される。弾性コネクタ３４０は、一側に円状バネ部３４４及び円状バネ部３４４の円周上に隣接する２つの地点３４６から円周に対して垂直に突出する２つの板状突出部３４２を含む。弾性コネクタ３４０の幅は、板状突出部３４２がソケット部３３６に挿入できる幅で形成される。弾性コネクタ３４０は、ＢｅＣｕ素材で形成され、金メッキが施されたものであり、二つの板状突出部３４２が互いに離れるように広がり、円状バネ部３４４は、その中心方向に外力が作用すると、楕円に変形する板バネとして動作するように形成される。
【0064】
つまり、弾性コネクタ３４０の両方の板状突出部３４２は、ソケット部３３６に挿入されると、互いに広がって二つの板状突出部３４２の終端部がソケット部３３６の内周面に密着することで、挿入された状態が維持される。また、円状バネ部３４４は、コーン形状の開口部３３８と外接するかたちで密着し、板状突出部３４２の反対側の位置が第１のケース１８０の下端面１８８から所定の距離だけ突出し、キャビティフィルター１８が実装されると、電極パッドが円状バネ部３４４を押すにしたがって楕円状に弾性変形しながらピン部材３３０と電極パッドが電気的につながり、外部振動が加わっても接触状態に変化がないように接触部位を押す十分な接触圧力を提供する役割をする。
【0065】
図７は、本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用されたピンアセンブリの組立工程を示す断面図である。
【0066】
図８は、本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用されたピンアセンブリを示す平面図及び部分断面図である。
【0067】
図７及び図８を参照すると、プッシュリング方式の弾性コネクタ３４０は、ソケット部３３６に挿入され、ソケット部３３６の内部の円筒状の孔に挿入される２つの板状突出部３４２は、はんだによるはんだ付けでつながり、ピン組立体３２に結合されることが望ましい。一実施例に係る弾性コネクタ３４０とピン部材３３０を組み立てる好ましい実施例は、以下の通りである。
【0068】
ピン部材３３０のソケット部３３６の開口部３３８が上にくるように、多数のピン部材３３０が用意された状態で一定量のはんだがソケット部３３６に挿入された後、はんだが溶けるようにピン部材３３０を加熱した後、弾性コネクタ３４０を挿入する。ソケット部３３６に挿入された弾性コネクタ３４０は、はんだが冷えて固まるまでの位置が維持され、はんだが固まったら弾性コネクタ３４０とピン部材３３０の結合が完了する。キャビティフィルター１８は、ギガヘルツ（Giga Hertz）レベルの高い周波数の信号を扱い、このような周波数帯域の信号を伝達するにあたり、機械的接触が不完全になり得る部分は最小限にすることが望ましい。
【0069】
キャビティフィルター１８が用いられる移動通信基地局アンテナは、作動周波数帯域で極端に低いノイズ特性を確保することが重要である。これにより、さまざまなＲＦ接続素子の機械的接続部だけでなく、金属の接触が行われる部分、異種金属がコーティングされた部品の内部などで引き起こされるＰＩＭＤ（passive intermodulation distortion）を最小限に抑える必要がある。特に、高い周波数及び高いエネルギーを有する電波信号は、このような接触部などの電圧、電流の非線形性により、多重周波数間のミキシング（mixing）による中間周波数（intermediate frequency）を引き起こす場合がある。このように生じた中間周波数のうちの主要な信号の周波数と近い中間周波数によって、アンテナの信号品質が大幅に低下する。ソケット部３３６に挿入された板状突出部３４２をはんだ付けで確実に結合することで、このようなＰＩＭＤが最小化する。
【0070】
本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用されたピン組立体３２は、上述したように、はんだ付けによって電気的かつ物理的につながり、円状板バネの形でキャビティフィルター１８が設けられるＰＣＢ基板の電極パッドとつながるのが特徴である。特に、円状バネ部３４４は、電極パッドとの安定した機械的な接続を提供し、信号ラインのインピーダンス変動が小さく、信号の反射が少ない性能を単純な部品構造で具現したのが特徴である。
【0071】
図９は、本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタの製造方法を示す概念図である。
【0072】
図９を参照すると、一実施例に係る弾性コネクタ３４０は、バネ板材からプレス板金成形されて熱処理を経て、複数の弾性コネクタ３４０が一側が付いている状態であり、簡単に折り曲げられて分離できる形で製作する。円状バネ部３４４は、ソケット部３３６の開口部３３８及び電極パッドと接触する部分であるため、ファインブランキング（fine blanking）にエッジ部分のバリ（burr）が円状の部分の内側にのみ発生するように加工することが望ましい。
【0073】
円状バネ部３４４の直径は、端子本体部３３４の外径を基準に選定する。円状バネ部３４４は、ソケット部３３６のコーン形状の開口部３３８にて２つの地点が密着し、第３の挿入口２１６の内周面から離間され、所定の特性インピーダンスを有する。このインピーダンス値は、端子本体部３３４の外径と第３の挿入口２１６との間の特性インピーダンスと同じであるか類似するように円状バネ部３４４の直径を形成することが望ましい。数ギガヘルツレベルの信号における信号経路のインピーダンスミスマッチングは、電圧定在波比を増加させ、信号の反射及び歪みによって、信号の品質が低下することから、インピーダンスの変化は最小限になることが望ましい。
【0074】
円状バネ部３４４は、円状である一側が電極パッドと接触し、二つに分かれて、ソケット部３３６の開口部３３８と電気的につながるが、円状バネ部３４４は、幅に比べて直径が１ー２倍程度のレベルで決定されることから、接地電極に該当する第３の挿入口２１６の内周面から見た時は電気的に一つの円筒状電極が延びたものとみることができる。すなわち、本発明のようなキャビティフィルター１８から伝達される高周波信号帯域では、円状バネ部３４４の形がソケット部３３６につながった構造であってもインピーダンスの変動は小さい。
【0075】
図１０ないし図１７は、様々な形態の接触式ＲＦ端子部２０のＲＦ特性及び電界の形態を電算模写を通じて比較したものである。解析モデルの右側は端子部２０であり、左側は電極パッドに該当する円筒状の端子であり、これを取り囲んで円筒状の接地端が配置される。
【0076】
図１０は、比較のための一般的なプランジャー（plunger）方式の端子部の解析モデルである。
【0078】
図１１を参照すると、従来の一般的なプランジャー構造の端子部は、構造的な制限により、電界分布の中間で断絶した区間が表示されることが確認できる。バネによって支持されるピン部は構造上ピンを収容するピンハウジングよりもかなり小さい直径を有し、円筒状の接地端の内周面を基準には、急激に隙間が離れる区間が存在するしかない。これにより、一般的なプランジャー構造の端子部は、突出したピン部の直径がプランジャー本体の外径に比べて小さく、インピーダンスの急激な変動がもたらされ、これにより、高い挿入損失Ｓ２１の値と反射損失Ｓ１１の値を有するようになる。
【0079】
解析結果によると、４ＧＨｚでの挿入損失はー０.００６ｄＢ、反射損失はー２８ｄＢである。これは、信号経路の中間のインピーダンス変動領域によって信号の反射が大きく起こるものと解釈される。
【0080】
図１２は、本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用された端子部の解析モデルである。
【0081】
図１３は、本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用された端子部の電界解析結果である。
【0082】
図１３を参照すると、本発明の一実施例に係るプッシュピン方式の弾性コネクタが採用された端子部２０の場合に、電界の分布が比較的均一であることが確認できる。プッシュピン方式の弾性コネクタは、インピーダンス不連続区間の間隔を比較的に狭く、例えば０.５ｍｍ以下に維持でき、第３の挿入口２１６の内周面を基準に端子本体部２３４の外径と同様に形成することができ、インピーダンスの変動を最小限に抑えるのに有利である。解析結果によると、４ＧＨｚの挿入損失は−０.０００３ｄＢ、反射損失は−４１ｄＢである。
【0083】
図１４は、本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用された端子部の解析モデルである。
【0084】
図１５は、本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用された端子部の電界解析結果である。
【0085】
図１５を参照すると、本発明の一実施例に係るプッシュリング方式の弾性コネクタが採用された端子部３０の場合にも、ピン組立体３２は、第３の挿入口２１６の内周面と、比較的均一な電界を形成することが確認できる。円状バネ部３４４の内部に電界の形が異なるが、電界の分布は、円状バネ部３４４の外郭に形成され、第３の挿入口２１６の内周面を基準には、電界の変化が連続的に行われることが確認できる。つまり、信号ラインのインピーダンスが不連続に変化する区間が存在しないため、挿入損失と反射損失を低く保つことができるという利点がある。一方、円状バネ部３４４は、十分な接触圧力を確保しながらも、構造が単純で、さまざまなサイズに変形設計することができ、容易にインピーダンスマッチングを行うことができる。解析結果によると、４ＧＨｚでの挿入損失は−０.００３ｄＢ、反射損失は−３１ｄＢである。
【0088】
図１６及び図１７を参照すると、上述した３種類の端子部の挿入損失と反射損失を比較することができ、プッシュピン構造を有する端子部２０が最も信号品質が良く、プッシュリング構造を有する端子部３０も実使用に十分な性能を示すことが確認された。
【0089】
上述した比較で、一般的なプランジャー形態のピン部とピンハウジングとの間の内部接触部の不完全さによるＰＩＭＤ発生などの影響は解釈に考慮しておらず、これを考慮すると、一般的なプランジャー構造は、信号伝達の品質がより低下し得る。一方、プッシュピン構造を有する端子部２０は、弾性コネクタ２４０によって両側接触部がすべて環状の接触面を有して弾性によって強固に接触し、プッシュリング構造を有する端子部３０は、ソケット部３３６にはんだ付けによって直接結合し、ＰＣＢボード１３０には、円状バネ部３４４の弾性で安定した接触が確保されるので、どちらの場合も、外部振動が印加された場合であってもＰＩＭＤ増加はなしに、信号の品質が均一に維持される。
【0091】
図１８の（ａ）は、キャビティフィルター１８の端子挿入口４１０に挿入されるピン部材構造物及び板バネを示し、図１８の（ｂ）は、板バネ部を示す平面図であり、図１８の（ｃ）は、板バネ接触部を示す側面図である。
【0092】
図１８を参照すると、本発明に係るまた別の一実施例の板バネ方式端子部４０は、端子挿入口４１０、誘電体ブッシュ４２０、ピン部材４３０及び板バネ方式の弾性コネクタ４４０を含む。
【0093】
一実施例の端子挿入口４１０は、第１のケース１８０の下端面から板バネ方式の弾性コネクタ４４０を収容する長孔型断面が延びた形態の第４の挿入口４１２及び第４の挿入口４１２の長孔形状の一側中心位置に形成された円筒孔状の第５の挿入口４１４を含む。第４の挿入口４１２は、図１８の（ｃ）に長方形で示した領域である。
【0094】
誘電体ブッシュ４２０は、２段シリンダー形態であり、回転軸を中心に貫通する貫通孔が形成される。誘電体ブッシュ４２０の第１の段は、第５の挿入口４１４に挿入される大きさの直径で形成され、誘電体ブッシュ４２０の第１の段よりも大きな直径を有する第２の段は、第４の挿入口４１２の一側に少なくとも一部が挿入される大きさの直径で形成される。誘電体ブッシュ４２０の第２の段の高さは弾性コネクタ４４０及びピン部材４３０が組み立てられた後、キャビティフィルター１８が結合されるＰＣＢボード１３０の一側面または接地電極面と所定の間隙を有して端子部４０全体的に一定のインピーダンスを有する高さに設定する。誘電体ブッシュ４２０は、テフロン素材からなる。誘電体ブッシュ４２０の第１の段の外径と貫通孔の大きさは、端子部４０が所定の特性インピーダンスを有するように誘電体ブッシュ４２０の誘電率を考慮して決定される。
【0095】
ピン部材４３０は、弾性コネクタ４４０を貫通して誘電体ブッシュ４２０に挿入されて固定されるピン部４３２及び弾性コネクタ４４０を誘電体ブッシュ４２０に密着する低い高さの頭部（head portion）４３４を含む。ピン部４３２の外周面には、ピン部材４３０が挿入された反対方向に抜けないように形成されたくさび形態の突起部４３５を含む。ピン部材４３０は、ＢｅＣｕ素材に金メッキが施されたものであってよい。
【0096】
一実施例に係る板バネ方式の弾性コネクタ４４０は、中央に貫通孔４４２が形成された環状部４４４、環状部４４４の一側から環状部４４４より狭い幅を有して延びる第１の延長部４４６、第１の延長部４４６から鈍角（例えば１２０度ないし１３０度）を有するように折り曲げられて弾性コネクタ４４０が、第１のケース１８０の下端面１８８の外側に突出するように延びる第２の延長部４４８及び、第１の延長部４４６と第２の延長部４４８との間の曲げ部４４９を含む。第２の延長部４４８の先端は、これに接触するように形成されたＰＣＢボード１３０の電極パッドを押すと、所定の接触面積を維持するように形成される。
【0097】
曲げ部４４９の両側は切り込みが形成され、均一な位置及び角度を有して曲げ処理が実行される。曲げ部４４９を基準に板バネ方式の弾性コネクタ４４０は、折り曲げられて曲がった方向に弾性力を提供する。貫通ホール４４２は、ピン部材４３０のピン部４３２のみ貫通できる大きさに形成される。環状部４４４は、弾性コネクタ４４０が誘電体ブッシュ４２０に組み立てられると、頭部４３４と誘電体ブッシュ４２０の第２の段の間に密着して弾性コネクタ４４０とピン部材４３０が電気的につながるように配置される。弾性コネクタ４４０とピン部材４３０との間には、導電性ペースト（paste）が塗布されるか、あるいははんだ付けをして、より強固につなぐことができる。
【0098】
板バネ方式の端子部４０が電気的につながるＰＣＢボード１３０の電極パッドは、第２の延長部４４８の先端と接触する円状の電極パッドが形成される。また、円状の電極パッドをＰＣＢボード１３０を貫通する複数の貫通導電ビア（plated thru。via）を、適切な隙間とピッチ（pitch）で配置することで、インピーダンスの変動を最小限にする。
【0099】
図１９は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターがアンテナボードの背面のソケットに取り付けられた状態を示す断面図である。
【0100】
図２０は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターがアンテナボードの背面に取り付けられた状態を示す断面図である。
【0101】
図１９及び図２０を参照すると、本発明の一実施例に係るキャビティフィルター１８は、図１９に示すように、アンテナボード１５０に取り付けられたソケット１５２に結合する形であり、図２０のように、アンテナボード１５０に形成した電極パッドに直接接触するように結合される形態である。本発明の一実施例に係るキャビティフィルター１８は、弾性コネクタ２４０、３４０、４４０によって、一定レベルの接触圧力を有してアンテナボード１５０及びＰＣＢボード１３０につながって組み立て公差とは無関係に一定の品質で、ＲＦ信号ラインの接続を提供する。
【0102】
キャビティフィルター１８は、個々のアンテナ１６０ごとに装着されることから、基地局アンテナ装置１０に多数が用いられる。このようなキャビティフィルター１８を精密かつ迅速にチューニング及び検証することは、基地局アンテナ装置１０の品質向上とコスト削減に重要な要素である。
【0103】
本発明の一実施例に係る弾性コネクタ２４０、３４０、４４０方式の端子部２０、３０、４０を含むキャビティフィルター１８は、再現性の高いＲＦ信号ラインの接続を提供する。ＲＦ接続部に結合ネジやスナップロック部材が必要とせず、組立対象のＰＣＢボード１３０の電極パッドとＲＦ接続部が弾性コネクタ２４０、３４０、４４０の弾性によって密着して接続が完了し、速やかに着脱が可能なのが特徴である。
【0104】
次は、キャビティのフィルター１８の検証に関する記述であり、キャビティフィルター１８の端子部２０、３０、４０は、同じ方向に配置された場合を例に挙げる。端子部２０、３０、４０の配置方向が逆の場合であっても、ＲＦ信号ラインの接続は、迅速かつ容易に行うことができる。図２１ないし図２４は、プッシュピン方式及びプッシュリング方式の弾性コネクタ２４０、３４０が採用されたキャビティフィルター１８の場合についての例であり、図２５及び図２６は、板バネ方式の弾性コネクタ４４０が採用されたキャビティフィルター１８の場合についての例である。
【0105】
図２１は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターのテストボードを示す平面図である。
【0106】
図２２は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターのテストボードを示す断面図である。
【0107】
図２１及び図２２は、４つのキャビティフィルター１８がキャビティフィルター１８のテストボード５０に装着された状態で、左右の側面には、ＳＭＡ形態のＲＦコネクタ５１０が装着された状態を概念的に示す。キャビティフィルター１８のテストボード５０には、弾性コネクタ２４０、３４０と電気的に接触する円状の電極パッドが備えられ、円状電極パッドの弾性コネクタ２４０、３４０の接触領域を避けて貫通導電ビアがテストボード５０の背面につながってＳＭＡ ＲＦコネクタ５１０の中央端子につながる。ＳＭＡ ＲＦコネクタ５１０には、ネットワークアナライザなどのデバイスがつながり、複数のキャビティフィルター１８が迅速に検証される。
【0108】
図２３は、本発明の一実施例に係るキャビティフィルターのテストボードを示す平面図であり、弾性コネクタを囲んで配置されるスターワッシャーが省略された構成を示す。
【0110】
図２３及び図２４を参照すると、第３の挿入口２１６の外側を囲む第２の環状凹溝２７０及びｓ、これに収容されるスターワッシャー２６０が省略された構成を示しており、キャビティフィルター１８の左右の長さより縮小することができる構成である。端子部２０の形態は、図５に示すように多様に変形できる。
【0111】
図２５は、本発明の一実施例に係る板バネ方式の弾性コネクタが採用されたキャビティフィルターのテストボードを示す平面図である。
【0113】
図２５及び図２６を参照すると、一実施例に係る板バネ方式の端子部を備えたキャビティフィルター１８は、端子部４０の全体的な外径を図２２または図２４に示した実施例よりも小さく形成することができ、左右の長さを縮小しようとする場合に有利な構成である。
【0114】
キャビティフィルター１８のテストボード５４は、基本的には両面に接地電極面が広く形成された形態である。さらにＳＭＡ ＲＦコネクタ５１０の中央端子と弾性コネクタ４４０がつながる円状のパッドを取り囲んでテストボード５４を貫通する複数の貫通導線ビアを適切な隙間とピッチで配置することで、インピーダンスの変動を最小限にすることができる。
【0115】
次は、スターワッシャーを収容する環状凹溝及びスターワッシャーの離脱を防止するための構成を説明する。
【0116】
図２７は、本発明の一実施例に係るスターワッシャーを示す概念図である。
【0117】
図２８は、本発明の一実施例に係るスターワッシャーを収容するダブテイル状の第２の環状凹溝を形成する過程を示す概念図である。
【0118】
キャビティフィルター１８の第１のケース１８０は、内部が中空でありながら共振素子（図示せず）を含んで複雑な内部形状を有し、通常アルミニウムあるいはマグネシウム合金を含む材料をプレス加工して形成する。
【0119】
図２８を参照すると、垂直壁を有するかたちで成形された第１のケース１８０の第２の環状凹溝２７０をダブテイル（dovetail）加工工具９１０で内側エッジの直径が大きくなるように加工してスターワッシャー２６０収容部を形成する。ダブテイル状の第２の環状凹溝２７０の入口はスターワッシャー２６０が弾性によって狭くなって挿入されるような最小限の直径で形成する。
【0120】
図２９は、本発明の一実施例に係るスターワッシャーを収容する第２の環状凹溝及びスターワッシャーの離脱防止のための圧入ピンを示す概念図である。
【0121】
図２９を参照すると、圧入ピン９２０が挿入される孔を第２の環状凹溝２７０'の外側に複数で形成し、ここで薄い頭部が形成された圧入ピン９２０を３つ以上圧入してスターワッシャー２６０の離脱を防止する構成である。
【0122】
図３０は、本発明の一実施例に係るスターワッシャーを収容する第２の環状凹溝及びスターワッシャーの離脱防止のためのカシメ加工を説明する概念図である。
【0123】
図３０を参照すると、第２の環状凹溝２７０"の外側に複数の穴を形成し、カシメ加工により第２の環状凹溝２７０"の側壁９３０をスターワッシャー２６０側に陥没させてスターワッシャー２６０の離脱を防止する構成である。カシメ加工により局部的に表面が上に上昇する。したがってＰＣＢボード１３０と結合する基準面を高く形成したり、第２の環状凹溝２７０"の側壁９３０の高さがＰＣＢボード１３０と結合する基準面よりも低くなるようにカシメ孔９４０の上端にカウンターボア（図示せず）を浅く形成するとよい。
【0124】
スターワッシャー２６０と第２の環状凹溝２７０"との間には、導電性ペーストが塗布されてスターワッシャー２６０の電気的な接触が常に良好に保てるように補助する。
【0125】
本発明の一実施例に係るキャビティフィルター１８は、高さ方向の両面または一面に端子が露出するように形成された弾性コネクタ２４０、３４０、４４０を含むＲＦ接続端子部２０、３０、４０を提供することで、キャビティフィルター１８の厚さが減少し、よりスリムでコンパクトな積層構造のＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナシステムを構築することができる。
【0126】
以上の説明は、本実施例の技術思想を例示的に説明したに過ぎず、本実施例の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正や変形が可能である。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例により、本実施例の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施例の保護範囲は次の請求の範囲によって解釈されるべきであり、その同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本実施例の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【0127】
CROSSーREFERENCE TO RELATED APPLICATION*１６０本特許出願は、２０１７年０１月３１日に韓国に出願した特許出願番号第１０−２０１７−００１３７９８号及び２０１７年０６月１３日に韓国に出願した特許出願番号第１０−２０１７−００７４３３０号に対する米国特許法１１９（ａ）条３５ ＵＳＣ§１１９（ａ）に基づいて優先権を主張し、そのすべての内容は、参考文献として本特許出願に併合される。さらに、本特許出願は、米国以外の国に対しても、前記と同じ理由で優先権を主張し、そのすべての内容は、参考文献として本特許出願に併合される。