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特許7564361アンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置
(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】
(24)【登録日】2024-09-30
(45)【発行日】2024-10-08
(54)【発明の名称】アンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置
(51)【国際特許分類】
   H01Q 23/00 20060101AFI20241001BHJP
   H01Q 1/42 20060101ALI20241001BHJP
   H01Q 21/06 20060101ALI20241001BHJP
【FI】
H01Q23/00
H01Q1/42
H01Q21/06
【請求項の数】 24
(21)【出願番号】P 2023528188
(86)(22)【出願日】2021-11-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-22
(86)【国際出願番号】 KR2021017054
(87)【国際公開番号】W WO2022108378
(87)【国際公開日】2022-05-27
【審査請求日】2023-05-10
(31)【優先権主張番号】10-2020-0156414
(32)【優先日】2020-11-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0031336
(32)【優先日】2021-03-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】弁理士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】ヨン チャン ムン
(72)【発明者】
【氏名】ナム シン パク
(72)【発明者】
【氏名】スン ホ ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ジェ ホン キム
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ヒョン シム
(72)【発明者】
【氏名】ベ モーク ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ミン ソン ユン
(72)【発明者】
【氏名】ソン ミン アン
(72)【発明者】
【氏名】ジェ ウン キム
(72)【発明者】
【氏名】スン ホヮン ソ
(72)【発明者】
【氏名】ヨン ウン セオ
(72)【発明者】
【氏名】オ ソン チェ
(72)【発明者】
【氏名】キョ スン ジ
(72)【発明者】
【氏名】チ バク リュ
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2013/0222201(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01Q 23/00
H01Q 1/42
H01Q 21/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記少なくとも1つのリフレクタグリルフィンは、前記RFフィルタに一体に成形される、アンテナ用RFモジュール。
【請求項2】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記RFフィルタは、複数のキャビティが前方に開口して形成されたフィルタボディと、前記キャビティの内部にそれぞれ配置された共振バーと、を含み、
前記リフレクタグリルフィンは、前記フィルタボディの前端縁に沿って上側、下側、左側および右側の外側方向に延びかつ、それぞれ所定の離隔距離を有するように配置形成された、アンテナ用RFモジュール。
【請求項3】
前記リフレクタグリルフィンは、前記フィルタボディの前面を遮蔽するように配置されたフィルタアウタパネルと共にリフレクタ機能を行う、請求項に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項4】
前記リフレクタグリルフィン間の間隔は、前記放射素子モジュールに含まれた放射素子の配置間隔を考慮して設定された、請求項に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項5】
前記RFフィルタおよび前記リフレクタグリルフィンは、金属成分のモールディング材を用いてダイカスト金型工法によって一体に製造される、請求項1に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項6】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記リフレクタグリルフィンの一部は、左右方向に隣接する前記RFフィルタに形成されたリフレクタグリルフィンと相互オーバーラップされるように延長形成された、アンテナ用RFモジュール。
【請求項7】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記リフレクタグリルフィンの一部は、上下方向に隣接する前記RFフィルタに形成されたリフレクタグリルフィンと上下一直線となるように延長形成された、アンテナ用RFモジュール。
【請求項8】
前記リフレクタグリルフィン間の間隔は、動作周波数の1/20λよりは大きく、動作周波数の1/10λよりは小さい範囲を有するように設定される、請求項またはに記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項9】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記RFフィルタは、
複数のキャビティが前方に開口して形成されたフィルタボディと、
前記キャビティの内部にそれぞれ配置された共振バーと、
前記フィルタボディの前面を遮蔽するように配置されたフィルタアウタパネルと、を含み、
前記放射素子モジュールは、前記フィルタアウタパネルの前面を覆うように前記フィルタボディの内側に載置結合された、アンテナ用RFモジュール。
【請求項10】
前記レドームカバーは、前記放射素子モジュールを外部から隠匿させながら前記フィルタボディに結合される、請求項に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項11】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記放射素子モジュールは、
前記RFフィルタの前面に密着配置されかつ、二重偏波の少なくとも一方の偏波を発生させるアンテナパッチ回路部および給電ラインが印刷形成された放射素子用印刷回路基板と、
導電性金属材質で形成され、前記放射素子用印刷回路基板の前記アンテナパッチ回路部と電気的に連結される放射用ディレクタと、を含み、
前記放射用ディレクタは、前記レドームカバーの背面に着脱結合された後、前記放射素子用印刷回路基板に連結される、アンテナ用RFモジュール。
【請求項12】
前記レドームカバーの背面には、前記放射用ディレクタと結合可能な複数の結合突起が後方に突出して形成され、
前記放射用ディレクタには、前記複数の結合突起が貫通結合されるように前後に貫通して形成された複数の結合ホールが形成された、請求項11に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項13】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記メインボードと前記RFフィルタとの間に配置され、少なくとも1つのアナログ増幅素子が実装された増幅素子モジュール、をさらに含み、
前記増幅素子モジュールは、
幅方向の一側または他側が開口した基板載置空間を有する増幅部ボディと、
前記増幅部ボディの内部に載置されかつ、枠前端部は前記RFフィルタと信号連結され、枠後端部は前記メインボードと信号連結される増幅部基板と、
前記増幅部基板を覆うように設けられた増幅部カバーと、を含む、アンテナ用RFモジュール。
【請求項14】
前記増幅部基板は、前記RFフィルタとはスルーピン端子を介在させてフィードスルーピン結合され、前記メインボードとはソケットピン結合される、請求項13に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項15】
前記増幅部基板には、前記メインボードにソケットピン結合されるための少なくとも1つ以上の雄ソケット部が備えられた、請求項14に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項16】
前記増幅部基板は、前記増幅部ボディの内側面に密着結合され、
前記増幅部ボディの外側面には、前記増幅部基板から発生した熱を外部空間に放熱させる複数の増幅部ヒートシンクフィンが一体に形成された、請求項13に記載のアンテナ用RFモジュール。
【請求項17】
メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、
前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、
前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーと、を含み、
前記RFフィルタと前記放射素子モジュールとは、スルーピン端子を介在させてフィードスルーピン結合される、アンテナ用RFモジュール。
【請求項18】
メインボードの前面に配列された複数のRFフィルタと、
前記複数のRFフィルタの前面にそれぞれ配置される複数の放射素子モジュールと、
前記複数のRFフィルタおよび前記複数の放射素子モジュールの間にそれぞれ配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記複数のRFフィルタそれぞれの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記複数のRFフィルタそれぞれの前面に結合され、前記複数の放射素子モジュールを外部から保護する複数のレドームカバーと、を含み、
前記少なくとも1つのリフレクタグリルフィンは、それぞれ、前記複数のRFフィルタに一体に成形される、アンテナ用RFモジュール組立体。
【請求項19】
少なくとも1つのデジタル素子が前面または後面に実装されたメインボードと、
前記メインボードが設けられる設置空間の前方が開口して形成された函体形状の後方ハウジングと、
前記後方ハウジングの開口した前方を遮蔽しかつ、前記後方ハウジングの設置空間と外部空間とを区画するように配置された前方ハウジングと、
前記前方ハウジングの前方に配置されかつ、前記メインボードと電気的な信号ラインを介して連結されたRFモジュール組立体と、を含み、
前記RFモジュール組立体は、
前記メインボードの前面に配列された複数のRFフィルタと、
前記RFフィルタそれぞれの前面に配置される複数の放射素子モジュールと、
前記複数のRFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間にそれぞれ配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタそれぞれの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタそれぞれの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、
前記複数のRFフィルタそれぞれの前面に結合され、前記複数の放射素子モジュールを外部から保護する複数のレドームカバーと、を含む、アンテナ装置。
【請求項20】
前記後方ハウジングの設置空間のうち前記メインボードの後方に離隔して配置されかつ、前記後方ハウジングの前面に密着配置されるサージ基板部と、
前記後方ハウジングの設置空間のうち前記メインボードと同一の前面を有するように配置されかつ、前記メインボードの上側に配置されたPSUボード部と、をさらに含み、
前記サージ基板部と前記PSUボード部および前記PSUボード部と前記メインボードとは、それぞれ少なくとも1つのバスバーを介在させて電気的に連結される、請求項19に記載のアンテナ装置。
【請求項21】
前記後方ハウジングの設置空間のうち前記メインボードの前方に離隔して配置されかつ、前記前方ハウジングの背面に密着配置されるRFIC基板部、をさらに含み、
前記RFIC基板部には、前記メインボードに実装されたFPGA素子に対応するRFIC素子が実装配置される、請求項20に記載のアンテナ装置。
【請求項22】
前記RFIC素子から発生した熱は、前記前方ハウジングに表面熱接触して熱伝導方式で放熱される、請求項21に記載のアンテナ装置。
【請求項23】
前記複数のRFフィルタの前端部は、前記前方ハウジングの枠から前方にさらに離隔して位置し、
前記前方ハウジングの枠部位に結合されかつ、最外郭に配置された前記複数のRFフィルタの側部を取り囲む形態で備えられた少なくとも1つの通気パネル、をさらに含む、請求項20に記載のアンテナ装置。
【請求項24】
前記通気パネルには、所定の大きさの通気孔が複数個形成された、請求項23に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置(RF MODULE、RF MODULE ASSEMBLY AND ANTENNA APPARATUS INCLUDING THE SAME)に関し、より詳しくは、放射素子モジュールおよびRF素子をメインボードから完全分離しかつ、前方外気に露出するように配置すると共に、従来の放射素子が備えられた前方側への放熱設計の困難を解消できるアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
移動通信システムに用いられる中継器をはじめとする基地局アンテナは、多様な形態と構造を有し、通常、長手方向に直立する少なくとも1つの反射板上に複数の放射素子が適切に配置される構造を有する。
【0003】
最近は、多重入出力(MIMO)ベースのアンテナに対する高性能の要求を満足すると同時に、小型化、軽量化および低費用構造を達成しようとする研究が活発に行われている。特に、線形偏波または円形偏波を実現するためのパッチタイプの放射素子が適用されたアンテナ装置の場合、通常、プラスチックやセラミック素材の誘電体基板からなる放射素子にめっきをし、PCB(印刷回路基板)などに半田付けにより結合する方式が広く用いられている。
【0004】
図1は、従来技術によるアンテナ装置の一例を示す分解斜視図である。従来技術によるアンテナ装置1は、図1に示されるように、複数の放射素子35が所望の方向に出力されてビームフォーミングが容易となるように、ビーム出力方向であるアンテナハウジング本体10の前面側に配列され、外部環境からの保護のために、レドーム(radome)50がアンテナハウジング本体10の前段部に複数の放射素子35を挟んで装着される。
【0005】
より詳しくは、従来技術によるアンテナ装置1は、前面が開口した薄い直方体の函体形状に備えられ、後面には複数の放熱フィン11が一体に形成されたアンテナハウジング本体10と、アンテナハウジング本体10の内部のうち後面に積層配置されたメインボード20と、アンテナハウジング本体10の内部のうち前面に積層配置されたアンテナボード30とを含む。アンテナボード30の前面には、パッチタイプの放射素子またはダイポールタイプの放射素子35が実装され、アンテナハウジング本体10の前面には、内部の各部品を外部から保護しながら放射素子35からの放射が円滑に行われるようにするレドーム50が設けられる。
【0006】
しかし、従来技術によるアンテナ装置1の一例は、アンテナハウジング本体10の前方部が単一のレドーム50によってすべて遮蔽されるように備えられることから、レドーム50がアンテナ装置の放熱を阻害する要素になる。ここで、レドーム50を除去し、放射素子35を外部に露出させる場合、必然的にアンテナボード30まで外部に露出することにより、外部環境からの保護が非常に不十分になるしかない。これと共に、アンテナボード30も、熱伝導度が低い一般のPCB材質であるFR-4材質からなり、実質的に発熱の多い空間である、メインボードが設けられた設置空間(不図示)の前方をレドーム50と同じくすべて遮蔽されるようにする点で、前方への放熱設計の転換が難しい問題点がある。
【0007】
これらの理由のため、メインボードの前面および後面のうち、放熱方向の後面にはデジタル素子のみならずアナログ増幅素子のすべてが集中実装されなければならず、これによって放熱部位が偏ってアンテナ装置1の全体的な放熱性能が低下する問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、アンテナRFモジュールが外気に露出するように前方に配置することにより、システムの前後方への分散放熱を可能にして放熱性能を大きく向上させることができるアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を提供することを目的とする。
【0009】
これと共に、本発明は、放射素子のグラウンド機能を行うと共に、後方電装素子との信号干渉を遮断するリフレクタ機能を同時に行う複数のグラウンド翼ピンを含むアンテナ用RFモジュールおよびこれを含むアンテナ装置を提供することを他の目的とする。
【0010】
また、本発明は、単位RFフィルタと単位放射素子モジュールおよび単位レドームカバーをモジュール化製造してメインボードの設置空間と前方外気空間とを区画させる前方ハウジングに手軽にモジュール組立てられる複数のRFモジュールを含むアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を提供することをさらに他の目的とする。
【0011】
また、本発明は、従来のメインボードに実装されていた増幅部素子およびサージ基板をメインボードが設けられる設置空間と完全分離されるか、メインボードとは離隔するように備えてメインボードの前後構成品の簡素化設計が可能なアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を提供することをさらに他の目的とする。
【0012】
本発明の技術的課題は以上に言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明によるアンテナ用RFモジュールの一実施例は、メインボードの前面に配列されたRFフィルタと、前記RFフィルタの前面に配置される放射素子モジュールと、前記RFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間に配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、前記RFフィルタの前面に結合され、前記放射素子モジュールを外部から保護するレドームカバーとを含む。
【0014】
ここで、前記少なくとも1つのリフレクタグリルフィンは、前記RFフィルタに一体に成形される。
【0015】
また、前記RFフィルタは、複数のキャビティが前方に開口して形成されたフィルタボディと、前記キャビティの内部にそれぞれ配置された共振バーとを含み、前記リフレクタグリルフィンは、前記フィルタボディの前端縁に沿って上側、下側、左側および右側の外側方向に延びかつ、それぞれ所定の離隔距離を有するように配置形成される。
【0016】
また、前記リフレクタグリルフィンは、前記フィルタボディの前面を遮蔽するように配置されたフィルタアウタパネルと共にリフレクタ機能を行うことができる。
【0017】
また、前記リフレクタグリルフィン間の間隔は、前記放射素子モジュールに含まれた放射素子の配置間隔を考慮して設定される。
【0018】
また、前記RFフィルタおよび前記リフレクタグリルフィンは、金属成分のモールディング材を用いてダイカスト金型工法によって一体に製造される。
【0019】
また、前記リフレクタグリルフィンの一部は、左右方向に隣接するRFフィルタに形成されたリフレクタグリルフィンと相互オーバーラップされるように延長形成される。
【0020】
また、前記リフレクタグリルフィンの一部は、上下方向に隣接するRFフィルタに形成されたリフレクタグリルフィンと上下一直線となるように延長形成される。
【0021】
また、前記リフレクタグリルフィン間の間隔は、動作周波数の1/20λよりは大きく、動作周波数の1/10λよりは小さい範囲を有するように設定される。
【0022】
また、前記RFフィルタは、複数のキャビティが前方に開口して形成されたフィルタボディと、前記キャビティの内部にそれぞれ配置された共振バーと、前記フィルタボディの前面を遮蔽するように配置されたフィルタアウタパネルとを含み、前記放射素子モジュールは、前記フィルタアウタパネルの前面を覆うように前記フィルタボディの内側に載置結合される。
【0023】
また、前記レドームカバーは、前記放射素子モジュールを外部から隠匿させながら前記フィルタボディに結合される。
【0024】
また、前記放射素子モジュールは、前記RFフィルタの前面に密着配置されかつ、二重偏波の少なくとも一方の偏波を発生させるアンテナパッチ回路部および給電ラインが印刷形成された放射素子用印刷回路基板と、導電性金属材質で形成され、前記放射素子用印刷回路基板の前記アンテナパッチ回路部と電気的に連結される放射用ディレクタとを含み、前記放射用ディレクタは、前記レドームカバーの背面に着脱結合された後、前記放射素子用印刷回路基板に連結される。
【0025】
また、前記レドームカバーの背面には、前記放射用ディレクタと結合可能な複数の結合突起が後方に突出して形成され、前記放射用ディレクタには、前記複数の結合突起が貫通結合されるように前後に貫通して形成された複数の結合ホールが形成される。
【0026】
また、前記メインボードと前記RFフィルタとの間に配置され、少なくとも1つのアナログ増幅素子が実装された増幅素子モジュールをさらに含み、前記増幅素子モジュールは、幅方向の一側または他側が開口した基板載置空間を有する増幅部ボディと、前記増幅部ボディの内部に載置されかつ、枠前端部は前記RFフィルタと信号連結され、枠後端部は前記メインボードと信号連結される増幅部基板と、前記増幅部基板を覆うように設けられた増幅部カバーとを含むことができる。
【0027】
また、前記増幅部基板は、前記RFフィルタとはスルーピン端子を介在させてフィードスルーピン結合され、前記メインボードとはソケットピン結合される。
【0028】
また、前記増幅部基板には、前記メインボードにソケットピン結合されるための少なくとも1つ以上の雄ソケット部が備えられる。
【0029】
また、前記増幅部基板は、前記増幅部ボディの内側面に密着結合され、前記増幅部ボディの外側面には、前記増幅部基板から発生した熱を外部空間に放熱させる複数の増幅部ヒートシンクフィンが一体に形成される。
【0030】
また、前記RFフィルタと前記放射素子モジュールとは、スルーピン端子を介在させてフィードスルーピン結合される。
【0031】
本発明の一実施例によるアンテナ用RFモジュール組立体は、メインボードの前面に配列された複数のRFフィルタと、前記複数のRFフィルタの前面にそれぞれ配置される複数の放射素子モジュールと、前記複数のRFフィルタおよび前記複数の放射素子モジュールの間にそれぞれ配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記複数のRFフィルタそれぞれの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、前記複数のRFフィルタそれぞれの前面に結合され、前記複数の放射素子モジュールを外部から保護する複数のレドームカバーとを含む。
【0032】
本発明の一実施例によるアンテナ装置は、少なくとも1つのデジタル素子が前面または後面に実装されたメインボードと、前記メインボードが設けられる設置空間の前方が開口して形成された函体形状の後方ハウジングと、前記後方ハウジングの開口した前方を遮蔽しかつ、前記後方ハウジングの設置空間と外部空間とを区画するように配置された前方ハウジングと、前記前方ハウジングの前方に配置されかつ、前記メインボードと電気的な信号ラインを介して連結されたRFモジュール組立体とを含み、前記RFモジュール組立体は、前記メインボードの前面に配列された複数のRFフィルタと、前記RFフィルタそれぞれの前面に配置される放射素子モジュールと、前記複数のRFフィルタおよび前記放射素子モジュールの間にそれぞれ配置されて前記放射素子モジュールを接地(GND)すると共に、前記RFフィルタそれぞれの前方から後方に外気を流入させたり、前記RFフィルタそれぞれの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィンと、前記複数のRFフィルタそれぞれの前面に結合され、前記複数の放射素子モジュールを外部から保護する複数のレドームカバーとを含む。
【0033】
ここで、前記後方ハウジングの設置空間のうち前記メインボードの後方に離隔して配置されかつ、前記後方ハウジングの前面に密着配置されるサージ基板部と、前記後方ハウジングの設置空間のうち前記メインボードと同一の前面を有するように配置されかつ、前記メインボードの上側に配置されたPSUボード部とをさらに含み、前記サージ基板部と前記PSUボード部および前記PSUボード部と前記メインボードとは、それぞれ少なくとも1つのバスバーを介在させて電気的に連結される。
【0034】
また、前記後方ハウジングの設置空間のうち前記メインボードの前方に離隔して配置されかつ、前記前方ハウジングの背面に密着配置されるRFIC基板部をさらに含み、前記RFIC基板部には、前記メインボードに実装されたFPGA素子に対応するRFIC素子が実装配置される。
また、前記RFIC素子から発生した熱は、前記前方ハウジングに表面熱接触して熱伝導方式で放熱される。
【0035】
また、前記複数のRFモジュールの前端部は、前記前方ハウジングの枠から前方にさらに離隔して位置し、前記前方ハウジングの枠部位に結合されかつ、最外郭に配置された前記複数のRFモジュールの側部を取り囲む形態で備えられた少なくとも1つの通気パネルをさらに含むことができる。
また、前記通気パネルには、所定の大きさの通気孔が複数個形成される。
【発明の効果】
【0036】
本発明によるアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置の一実施例によれば、次のような多様な効果を達成することができる。
【0037】
第一、アンテナ装置の発熱素子から発生する熱を空間的に分離することにより、アンテナ装置の前後方への分散放熱が可能で放熱性能が大きく向上する効果を有する。
【0038】
第二、アンテナ前方への放熱を妨げる既存の単一レドームをRFモジュールごとに結合される単位レドームに変更設計することにより、放熱障害要素を除去し、放射素子モジュールをより効果的に保護できる効果を有する。
【0039】
第三、従来のメインボード側に集中実装されていたRF関連増幅素子をRFフィルタと共にRFモジュールとして変更構成し、外気空間は前方外部に配置することにより、アンテナ装置の全体的な放熱性能を大きく向上させる効果を有する。
【0040】
第四、RF関連増幅素子(特に、RFICボード)をメインボードから分離することにより、マルチレイヤボード(Multi Layer Board)であるメインボードの層数が大きく減少してメインボードの製造費用を節減する効果を有する。
【0041】
第五、周波数依存性(Frequency Dependence)を有するRF関連部品をRFモジュールとして構成し、これを放熱機能がさらに加えられた前方ハウジングを介して信号連結されるように着脱結合されることにより、アンテナ装置を構成する個別RF関連部品の不良や破損が発生する場合、当該RFモジュールのみを取替可能なため、アンテナ装置に対する維持補修が容易な効果を有する。
第六、アンテナ装置の分散放熱が可能なため、後方ハウジングに一体に形成されたヒートシンク(放熱フィン)の長さおよび体積を縮小可能なため、全体的に製品のスリム設計が容易な効果を有する。
【0042】
第七、RFモジュールの構成のうちRFフィルタと増幅素子モジュールとを前後方向に完全分離することにより、相互熱的影響を最小化できる効果を有する。
本発明の効果は以上に言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0043】
図1】従来のアンテナ装置の一例を示す分解斜視図である。
図2】本発明の一実施例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
図3図2に示すアンテナ装置の分解斜視図である。
図4】前方ハウジングからRFモジュール組立体を着脱する様子を説明するための分解斜視図である。
図5】前方ハウジングと後方ハウジングとを分離した状態を示す分解斜視図である。
図6】後方ハウジングに前方ハウジングを組立てる様子を説明するための分解斜視図である。
図7図2の構成のうち、通気パネルを除去した状態を示す斜視図である。
図8A】後方ハウジングに対する各種ボードの組立関係を示す分解斜視図である。
図8B】後方ハウジングに対する各種ボードの組立関係を示す分解斜視図である。
図9図2の構成のうち、サージボード部の結合の様子を示す分解斜視図である。
図10図2の構成のうち、RFICボード部の結合位置を示す分解斜視図である。
図11図10のRFICボード部を前方ハウジングの背面に取り付けた状態を示す分解斜視図である。
図12図2の構成のうち、RFモジュールの前方ハウジングに対する設置の様子を示す分解斜視図である。
図13】RFモジュールが着脱される前方ハウジングの前面およびRFモジュールの背面部位を示す拡大斜視図である。
図14】RFモジュールのメインボードに対する結合の様子を示す切開斜視図である。
図15図2の構成のうち、単位RFモジュールを示す斜視図である。
図16図15に示す単位RFモジュールの分解斜視図である。
図17A】RFモジュールの構成のうち、前方モジュールおよび後方モジュールの設置の様子を示す右側面視分解斜視図である。
図17B】RFモジュールの構成のうち、前方モジュールおよび後方モジュールの設置の様子を示す左側面視分解斜視図である。
図17C】RFモジュールの構成のうち、前方モジュールおよび後方モジュールの設置の様子を示す背面視分解斜視図である。
図17D】RFモジュールの構成のうち、前方モジュールおよび後方モジュールの設置の様子を示す背面視分解斜視図である。
図18】RFモジュールの構成のうち、レドームを設置する様子を示す分解斜視図である。
図19A】RFモジュールの構成のうち、放射素子モジュールの設置の様子を示す分解斜視図である。
図19B】RFモジュールの構成のうち、放射素子モジュールを設置する様子を示す分解斜視図である。
図20】放射素子モジュールの構成のうち、放射ディレクタをレドームに設置する様子を示す分解斜視図である。
図21図2のRFモジュールの構成のうち、グラウンド翼ピンの形状および配置の様子を示す斜視図および部分拡大図である。
図22】リフレクタグリルフィンの配置関係を示す部分拡大図である。
図23A図15のA-A線に沿った断面図および部分拡大図である。
図23B図15のB-B線に沿った断面図および部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0044】
以下、本発明の一実施例によるアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を、添付した図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付すにあたり、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できるだけ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、本発明の実施例を説明するにあたり、かかる公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断された場合、その詳細な説明は省略する。
【0045】
本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、第1、第2、A、B、(a)、(b)などの用語を使うことができる。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のものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。また、他に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含む、ここで使われるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【0046】
本発明は、従来のアンテナ装置の単一のレドームをRFモジュールごとに結合される単位レドームで備えられる。アンテナハウジング内部のメインボードに実装されていたRF関連部品をRFフィルタと共にRFモジュールとして構成するか、メインボードから分離して構成することにより、アンテナ装置の様々な発熱素子から発生する熱を空間的に分離および分散することを技術的思想とし、以下、アンテナ用RFモジュール200、RFモジュール組立体300およびこれを含むアンテナ装置を、図面に示された一実施例を基準として説明する。
【0047】
図2は、本発明の一実施例によるアンテナ装置を示す斜視図であり、図3は、図2の分解斜視図であり、図4は、前方ハウジングに対するRFモジュール組立体の着脱の様子を説明するための分解斜視図であり、図5は、前方ハウジングと後方ハウジングとが分離された状態を示す分解斜視図であり、図6は、後方ハウジングに対する前方ハウジングの組立の様子を示す分解斜視図であり、図7は、図2の構成のうち、通気パネルが除去された状態を示す斜視図であり、図8Aおよび図8Bは、後方ハウジングに対する各種ボードの組立関係を示す分解斜視図であり、図9は、図2の構成のうち、サージボード部の結合の様子を示す分解斜視図であり、図10は、図2の構成のうち、RFICボード部の結合位置を示す分解斜視図であり、図11は、図10のRFICボード部が前方ハウジングの背面に結合された状態を示す分解斜視図である。
【0048】
本発明の一実施例によるアンテナ装置100は、図2図7に示すように、アンテナ装置100の後方外観を形成する後方ハウジング110と、アンテナ装置の前方外観の一部を形成し、後方ハウジング110の前面に結合される前方ハウジング140とを含む。
【0049】
また、アンテナ装置100は、後方ハウジング110の設置空間115に密着設置されたメインボード170と、メインボード170の上側に配置されたPSUボード部180と、メインボード170より後方にさらに離隔して配置されたサージ基板部190と、前方ハウジング140の背面に密着配置されたRFIC基板部150と、前方ハウジング140の前面に積層配置されるアンテナ用RFモジュール(Radio Frequency Module)200(以下、「RFモジュール」と略称する)とをさらに含む。
【0050】
後方ハウジング110と前方ハウジング140は、RFモジュール200と結合して全体アンテナ装置100の外観を形成すると共に、図示しないものの、アンテナ装置100の設置のために設けられた支柱ポールに対する結合を媒介する役割を果たすことができる。ただし、アンテナ装置100の設置空間の制約を受けない限り、必ずしも後方ハウジング110および前方ハウジング140の結合体が支柱ポールに結合されるべきではなく、建物の内壁または外壁のような垂直構造物に直接壁掛けタイプで設置および固定されることも可能である。特に、本発明の一実施例によるアンテナ装置100の場合、前後の厚さを最小となるようにスリム設計して、壁掛けタイプの設置をより容易にすることに大きな意味を持っている。これについては、後により詳しく説明する。
【0051】
後方ハウジング110および前方ハウジング140は、全体的に熱伝導による放熱を有利にするように熱伝導性に優れた金属材質で備えられ、かつほぼ前後方向の厚さが薄い直方体の函体形状に形成される。特に、後方ハウジング110の前面が開口して形成されて所定の設置空間115を備えることにより、デジタル素子(例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)素子173が実装されたメインボード170と、PSU(Power Supply Unit)素子が実装されたPSUボード部180と、サージ部品素子が実装されたサージ基板部190との設置を媒介する役割を果たす。
【0052】
一方、図示しないものの、後方ハウジング110の内側面は、メインボード170の後面に実装されたデジタル素子(FPGA素子173など)および/またはPSUボード部180の後面に実装されたPSU素子183など、そしてサージ基板部190の後面に実装されたサージ部品素子による外形突出形状に型合わせられる形状に形成される。これは、メインボード170、PSUボード部180およびサージ基板部190の背面との熱接触面積を最大に増大させて放熱性能を極大化するためである。
【0053】
後方ハウジング110の左右両側には、現場で作業者が本発明の一実施例によるアンテナ装置100を運送したり、支柱ポール(不図示)または建物の内壁または外壁に対して手動装着が容易となるように把持できる取っ手部130がさらに設けられる。
【0054】
これと共に、後方ハウジング110の下端部外側には、不図示の基地局装置とのケーブル連結および内部部品の調整のための各種外側装着部材400が貫通組立可能である。外側装着部材400は、少なくとも1つ以上の光ケーブル連結端子(ソケット)形態で備えられ、それぞれの連結端子には同軸ケーブル(不図示)の連結端子が相互連結される。
【0055】
図2を参照して、後方ハウジング110の背面には、複数の後方放熱フィン111が所定のパターン形状を有するように一体に形成される。ここで、後方ハウジング110の設置空間115に設けられたメインボード170、PSUボード180およびサージ基板部190の各発熱素子から生成された熱は、複数の後方放熱フィン111を通して後方に直接放熱される。
【0056】
複数の後方放熱フィン111は、図4の(b)に示すように、左右幅の中間部分を基準として左側端および右側端へいくほど上向き傾斜して配置され、後方ハウジング110の後方に放熱される熱がそれぞれ後方ハウジング110の左側および右側方向に分散した上昇気流を形成して、より迅速に熱が分散するように設計できる。しかし、後方放熱フィン111の形状は必ずしもこれに限定されない。仮に、図示しないものの、後方ハウジング110の背面側に外気の流動を円滑にするために送風ファンモジュール(不図示)がさらに備えられた場合には、送風ファンモジュールによって放熱された熱がより迅速に排出されるように、後方放熱フィン111は、中間に配置された送風ファンモジュールにおいてそれぞれ左側端および右側端に平行に形成されるものが採用可能である。
【0057】
また、図示しないものの、複数の後方放熱フィン111の一部には、アンテナ装置100を支柱ポール(不図示)に結合するためのクランピング装置(不図示)が結合されるマウンティング部(不図示)が一体形成される。ここで、クランピング装置は、その先端部に設けられた本発明の一実施例に係るアンテナ装置100を左右方向にローテーティング回動させたり、上下方向にチルティング回動させて、アンテナ装置100の方向性を調整するための構成であってもよい。しかし、マウンティング部に必ずしもアンテナ装置100をチルティングおよびローテーティング回動させるためのクランピング装置が結合されるべきではない。例えば、アンテナ装置100を建物の内壁または外壁に壁掛けタイプで設ける場合、マウンティング部には、壁掛けタイプで結合しやすい掛け金プレート形状のクランプパネルが結合されることも可能である。
【0058】
一方、アンテナ装置1の一実施例は、図1図7に示すように、後方ハウジング110の設置空間115のうちメインボード170の後方に離隔して配置されかつ、後方ハウジング110の前面に密着配置されるサージ基板部190と、後方ハウジング110の設置空間115のうちメインボード170の前面とマッチングされる前面を有するように配置されかつ、メインボード170の上側に配置されたPSUボード部180とをさらに含むことができる。
【0059】
ここで、サージ基板部190は、前端はメインボード170の背面に支持され、後端はサージ基板部190の前面に支持される複数の離隔サポータ197によってメインボード170から所定距離後方に離隔して配置される。
【0060】
図8Aおよび図8Bを参照して、サージ基板部190とPSUボード部180、およびメインボード170とPSUボード部180は、それぞれ少なくとも1つのバスバー195、185を介在させて電気的に相互連結可能である。より詳しくは、サージ基板部190は、メインボード170を挟んで後方ハウジング110の設置空間115のうち相対的に下部側に配置される。逆に、PSUボード部180は、メインボード170を挟んで後方ハウジング110の設置空間115のうち相対的に上部側に配置される。すなわちこれらは、ロングタイプのバスバー195を介在させて相互電気的に連結可能である。ロングタイプのバスバー195は、それぞれその端部および中間部分が複数のバスバー締結スクリュー195’によって安定的に締結固定される。また、PSUボード部180は、メインボード170の上端に直接当接している形態で配置されることから、ショートタイプのバスバー185を介在させて相互電気的に連結可能である。ショートタイプのバスバー185は、それぞれその端部が複数のバスバー締結スクリュー185’によって安定的に締結固定される。
【0061】
一方、一実施例に係るアンテナ装置1は、図10および図11に示すように、後方ハウジング110の設置空間115のうちメインボード170の前方に離隔して配置され、かつ前方ハウジング140の背面に密着配置されるRFIC基板部150をさらに含むことができる。
【0062】
RFIC基板部150には、メインボード170に実装されたFPGA素子173に対応するRFIC素子153が実装配置される。RFIC基板部150は、既存のメインボード170の前面または後面に上述したFPGA素子173と共に実装されていたRFIC素子153をメインボード170から分離しかつ、実質的に前方放熱の核心構成である前方ハウジング140の背面に表面熱接触するように配置される。ここで、RFIC基板部150は、図10に示すように、前端は前方ハウジング140の背面に支持され、後端はメインボード170の前面に支持される複数の離隔サポータ157によってメインボード170から所定距離前方に離隔して配置される。このように、RFIC基板部150をメインボード170から前方に離隔配置することにより、RFIC基板部150およびメインボード170相互間の熱的分離をなすことができる。
【0063】
RFIC基板部150の後方には、図11に示すように、メインボード170との物理的な熱的分離のために備えられた熱分離板160を貫通してメインボード170と電気的に連結される。より詳しくは、RFIC基板部150の前面には、図10に示すように、後述するRFモジュール200の構成のうち、増幅部基板235の雄ソケット部235aとソケットピン結合されるための複数の中間雌ソケット部155が形成され、図11に示すように、RFIC基板部150の背面には、メインボード170の前面に形成された最終雌ソケット部171とソケットピン結合されるための中間雄ソケット部161が形成される。ここで、中間雄ソケット部161は、RFIC基板部150の背面に形成されかつ、メインボード170の最終雌ソケット部171とのソケットピン結合が可能となるように熱分離板160を貫通して熱分離板160の背面側に露出できる。
【0064】
RFIC基板部150に形成された中間雌ソケット部155は、前方ハウジング140に形成されたソケット貫通部143を介して前方側に露出できる。このように、前方に露出した中間雌ソケット部155に増幅部基板235の雄ソケット部235aがソケットピン結合される。
【0065】
熱分離板160は、RFIC基板部150から発生した熱が相対的に後方空間である後方ハウジング110の設置空間115側に移動するのを防止し、直ちに前方ハウジング140を通した前方への放熱を誘導するように断熱材質で備えられることが好ましい。
【0066】
前方ハウジング140は、図10および図11に示すように、後方ハウジング110の設置空間115に設けられて載置されたメインボード170、PSUボード180、サージ基板部190および前方のRFモジュール200の間を区画する役割を果たす。また、前方ハウジング140は、後方ハウジング110側の設置空間115とそれ以外の空間とが区別されるように区画具備されることにより、後方ハウジング110側の設置空間115に生成された熱がRFモジュール200側に影響を及ぼさないように熱的遮断および分離機能を行うことができる。ここで、「熱的遮断」という意味は、前方ハウジング140の前面前方で定義される前方外気(または前方空間)上に位置したRFモジュール200から発生した熱が前方ハウジング140の背面空間(すなわち、後方ハウジング110の設置空間115側への熱侵入を遮断すると理解することが好ましい。また、「熱的分離」という意味は、そもそも後方ハウジング110の設置空間115に積層されたメインボード170の前面と背面に集中分散実装された複数の発熱素子の一部を分離して、後方放熱のみならず前方放熱が可能となるように熱的構成を分離配置したと理解することが好ましい。
【0067】
前方ハウジング140の前面には、複数の前方放熱フィン141が一体形成される。このような前方ハウジング140および複数の前方放熱フィン141は、熱伝導性に優れた金属材質からなることから、前方ハウジング140を介在させて後方ハウジング110の設置空間115の熱またはRFIC素子153から発生した熱が前方へ容易に熱伝導方式で放熱できる。
【0068】
これと共に、本発明によるアンテナ装置100の一実施例は、図6に示すように、少なくとも1つの通気パネル120、120a~120dをさらに含むことができる。複数のRFモジュール200の前端部は、前方ハウジング140の枠から前方にさらに離隔して位置するが、少なくとも1つの通気パネル120、120a~120dが前方ハウジング140の枠部位に結合されかつ、最外郭に配置された複数のRFモジュール200の側部を取り囲む形態で結合される。
【0069】
本発明によるアンテナ装置100の一実施例では、図6に示すように、第1通気パネル120aおよび第2通気パネル120bそれぞれが、前方ハウジング140の前面に結合された複数のRFモジュール200のうち上端部および下端部に位置したRFモジュール200の上側ブおよび下側部を遮蔽するように結合されると共に、第3通気パネル120cおよび第4通気パネル120dそれぞれが、前方ハウジング140の前面に結合された複数のRFモジュール200のうち左側部および右側部に位置したRFモジュール200の左側部および右側部を遮蔽するように結合される。ここで、少なくとも1つの通気パネル120、120a~120dには、所定の大きさの通気孔(図面符号不表記)が全体的に形成されている。通気孔を通して、外部空間の外気は前方ハウジング140の前方側に流入したり、前方ハウジング140の前方に放熱された熱気は外部空間側に円滑に流出することができる。これにより、通気性能を増大させることができる。外気の通気性が増大すれば、前方ハウジング140の前方側への放熱性能を大きく向上することができる。
【0070】
また、後述のように、RFモジュール200は、前方ハウジング140の前面前方で定義される前方外気に露出していることから、少なくとも1つの通気パネル120が前方外気に露出したRFモジュール200の少なくとも側部を遮蔽するように配置されることにより、外部異物はもちろん、接近権限のない未承認使用者の外部接近を遮断する役割を果たすことができる。
【0071】
ここで、図5に示すように、複数の締結ねじ125は、少なくとも1つの通気パネル120の後端部に形成された複数の通気パネル締結溝120’、および前方ハウジング140の枠端部に沿って離隔して形成された通気パネル締結ホール140’に順次締結される。この動作により、少なくとも1つの通気パネル120は、前方ハウジング140の枠部位に結合される。
【0072】
また、少なくとも1つの通気パネル120は、図7に示すように、後述するRFモジュール200の構成のうち、RFフィルタ220に一体形成されたリフレクタグリルフィン224と、前方ハウジング140とが離隔するように備えられる。これにより、リフレクタグリルフィン224の一部機能である接地(GND)の役割が円滑に行われ、前端部がリフレクタグリルフィン224と通電するように接触結合される。
【0073】
図12は、図2の構成のうち、RFモジュールの前方ハウジングに対する設置の様子を示す分解斜視図であり、図13は、RFモジュールが着脱される前方ハウジングの前面およびRFモジュールの背面部位を示す拡大斜視図であり、図14は、RFモジュールのメインボードに対する結合の様子を示す切開斜視図であり、図15は、図2の構成のうち、単位RFモジュールを示す斜視図であり、図16は、図15の分解斜視図であり、図17A図17Dは、RFモジュールの構成のうち、前方モジュールおよび後方モジュールの設置の様子を示す分解斜視図であり、図18は、RFモジュールの構成のうち、レドームの設置の様子を示す分解斜視図であり、図19Aおよび図19Bは、RFモジュールの構成のうち、放射素子モジュールの設置の様子を示す分解斜視図であり、図20は、放射素子モジュールの構成のうち、放射ディレクタのレドームに対する設置の様子を示す分解斜視図である。
【0074】
図12図20を参照して、本発明の一実施例に係るアンテナ用RFモジュール200は、メインボード170の前面に配列されたRFフィルタ220と、RFフィルタ220の前面に配置される放射素子モジュール210と、RFフィルタ220および放射素子モジュール210の間に配置されて放射素子モジュール210を接地(GND)すると共に、RFフィルタ220の前方から後方に外気を流入させたり、RFフィルタの後方から前方に外気を流出させる少なくとも1つのリフレクタグリルフィン224とを含む。
【0075】
RFモジュール200は、アナログRF部品の集合体である。増幅素子モジュール230は、たとえばRF信号を増幅させるアナログ増幅素子が実装された増幅部基板235を含むRF部品である。RFフィルタ220は、たとえば入力されたRF信号を所望の周波数帯域に周波数フィルタリングするためのRF部品である。放射素子モジュール210は、たとえばRF信号を受信および送信する役割を果たすRF部品である。
【0076】
そのため、本発明によるアンテナ用RFモジュール200は、さらに他の実施例として次のように定義できる。すなわち、本発明によるアンテナ用RFモジュール200は、アナログRF部品を含むアンテナ用RFモジュール200であって、アナログRF部品は、RFフィルタ220と、RFフィルタ220の前方に配置される放射素子モジュール210と、RFフィルタ220の後方に配置される増幅素子モジュール230上のアナログ増幅素子(不図示)とを含む実施例で実現できる。
【0077】
ここで、増幅素子モジュール230は、後述する増幅部基板235を介在させて、後方ハウジング110内部のメインボード170と電気的に連結される。これと共に、このような電気的な連結のために、増幅部基板235とメインボード170との間にRFIC基板部150が介在できることはすでに説明した通りである。
【0078】
一方、上述した多様な実施例で実現されるRFモジュール200は、複数個備えられることにより、後述するアンテナ用RFモジュール組立体300を構成することができる。そのため、RF部品を製造する製造者の立場では、予め複数のRFモジュール200を前方ハウジング140に仮組立てた状態で、または仮組立可能なモジュール単位で、RFモジュール200ごとまたはRFモジュール組立体300ごとにRF部品を製造して流通および販売可能になる。これにより、新しい市場環境を構築できるという利点を有している。
【0079】
また、少なくとも1つのリフレクタグリルフィン224は、RFフィルタ220に一体成形される。すなわち、RFフィルタ220は、金属成分のモールディング材を用いてダイカスト金型工法によって製造できる。ここで、リフレクタグリルフィン224も、その機能上、金属材質で備えられる点で、RFフィルタ220とリフレクタグリルフィン224は、同一の金属成分のモールディング材を用いてRFフィルタ220の製造方法と同一のダイカスト金型工法によって一体に製造できる。ただし、RFフィルタ220とリフレクタグリルフィン224の材質は、必ずしも金属材質に限定されるべきではなく、誘電体材質で備えられて成形されかつ、外部面に導電性の材質で被膜形成することも可能であろう。
【0080】
ここで、本発明によるアンテナ用RFモジュール200の一実施例は、メインボード170とRFフィルタ220との間に配置され、少なくとも1つのアナログ増幅素子(図面符号不表記)が実装された増幅素子モジュール230をさらに含むことができる。このように、RFフィルタ220を中心として、前方には放射素子モジュール210が結合され、後方には増幅素子モジュール230が結合されたRFモジュール200は、図12図14に示すように、各単位モジュールごとに前方ハウジング140を介在させてメインボード170にソケットピン結合される。
【0081】
このために、前方ハウジング140には、図12図14に示すように、ソケット貫通部143が前後方向に貫通して形成され、ソケット貫通部143の周辺には面着部147が形成される。面着部147には、後述する異物流入防止リング144が挿入および介在するリング取付溝149が形成される。これと共に、ソケット貫通部143の内部には、RFモジュール200の設置のためのモジュール組立スクリュー146が上下に離隔して備えられる。モジュール組立スクリュー146は、前方ハウジング140の背面部から前方に貫通組立てられてRFモジュール200の背面側と締結される。
【0082】
一方、RFモジュール200の背面部には、図13の(b)に示すように、後述する増幅部基板235の雄ソケット部235aが貫通して後方に露出し、前方ハウジング140の面着部147に接合されるように接合フランジ238が形成される。接合フランジ238には、モジュール組立スクリュー146が締結固定されるスクリューボス239が形成される。ここで、RFモジュール200は、前方ハウジング140の前方に相当する前方外気に露出するように備えられることから、雨天または埃などを含む異物の流入を防止する必要がある。本発明の一実施例によるRFモジュール200は、図14に示すように、RFモジュール200の接合フランジ238が前方ハウジング140の面着部147に相互密着させる動作により、モジュール組立スクリュー146を用いて締結力を増加させると、リング取付溝149に介在した異物流入防止リング144がRFモジュール200の接合フランジ238と前方ハウジング140の面着部との間をシーリングさせることができる。
【0083】
一方、増幅素子モジュール230は、メインボード170からの信号およびRFフィルタ220からの信号をそれぞれ受信して、所定値だけ増幅させて出力する役割を果たす。ここで、増幅素子モジュール230は、幅方向の一側または他側が開口した基板載置空間233を有する増幅部ボディ231と、増幅部ボディ231の内部に載置され、かつ枠前端部はRFフィルタ220と信号連結され、枠後端部はメインボード170(実施例によりRFIC基板部150がメインボード170から分離して備えられる場合はRFIC基板部150がこれに相当する)と信号連結される増幅部基板235と、増幅部基板235を覆うように設けられた増幅部カバー236とを含むことができる。
【0084】
このような増幅素子モジュール230は、図17A図17Dに示すように、後述するRFフィルタ220とはフィードスルーピン結合により簡便に電気的な連結が行われると共に、増幅部ボディ231に形成された組立パネル234のスクリュー組立溝234aを介して締結されるモジュール組立スクリュー250によって相互物理的な結合が行われる。
【0085】
増幅部基板235は、RFフィルタ220とはスルーピン端子229を介在させてフィードスルーピン(Feed through-pin)結合され、メインボード170(より好ましくは、RFIC基板部150)とはソケットピン結合される。また、増幅部基板235には、メインボード170(または、メインボード170と別個にRFIC基板部150が備えられた実施例では、RFIC基板部150)にソケットピン結合されるための少なくとも1つ以上の雄ソケット部235aが備えられる。増幅部基板235は、増幅部ボディ231の内側面に密着結合され、増幅部ボディ231の外側面には増幅部基板235のアナログ増幅素子から発生した熱を外部空間に放熱させる複数の増幅部ヒートシンクフィン232が一体に形成される。増幅部基板235には、アナログ増幅素子としてPA素子およびLNA素子の少なくとも1つが実装される。
【0086】
主要発熱素子であるアナログ増幅素子(PA素子およびLNA素子)は、従来後方ハウジング110と前方ハウジング140との間の設置空間115に備えられたメインボード170に実装されていた部品であったが、本発明の一実施例の場合、増幅素子モジュール230のようなモジュール単位で製造し、放熱が容易な空間である前方ハウジング140の前面空間で定義される前方外気側に露出するように設計変更することにより、設置空間115上の熱的過負荷を分散させることはもちろん、放熱性能を向上させることができるという利点を創出することができる。
【0087】
一方、RFフィルタ220は、図12図20に示すように、複数のキャビティ222が前方に開口して形成されたフィルタボディ221と、キャビティ222の内部にそれぞれ配置された共振バー223と、フィルタボディ221の前面を遮蔽するように配置されたフィルタアウタパネル228とを含むことができる。フィルタアウタパネル228とフィルタボディ221との間にはフィルタチューニングカバー227が結合される。
【0088】
ここで、放射素子モジュール210は、フィルタアウタパネル228の前面を覆うようにフィルタボディ221の内側に載置結合される。一方、RFモジュール200は、RFフィルタ220の前端部に結合されると共に、放射素子モジュール210を外部から保護するレドームカバー240をさらに含むことができる。
【0089】
レドームカバー240の枠部位にはフック結合部241が複数個形成され、レドームカバー240は、フィルタボディ221の段差部位にフック結合部が結合される動作によりフック結合される。レドームカバー240の材質は、既存の単一のレドームパネルの材質と同一の材質で形成されかつ、単位RFモジュール200ごとにそれぞれ1つずつ分けられて結合される。すなわち、レドームカバー240の材質は、電波の透過が容易な樹脂材質で備えられても良く、放射素子モジュール210の駆動時に発生する熱がわずかなため、放熱とは関係のない断熱材質で備えられても良い。
【0090】
レドームカバー240は、放射素子モジュール210を外部から隠匿させながらフィルタボディ221に結合されることにより、外部環境(異物など)から放射素子モジュール210を保護する役割を果たすことができる。特に、レドームカバー240は、図示しないものの、前方ハウジング140の前面空間である前方外気にRFモジュール200が露出するように設けられることから、雨水などのような異物が放射素子モジュール210の備えられた内部に流入するのを完全遮断するシーリング構造を有することが好ましい。
【0091】
ここで、RFフィルタ220と放射素子モジュール210とは、図18に示すように、スルーピン端子226を介在させるフィードスルーピン(Feed through-pin)結合方式により相互電気的に連結可能である。
【0092】
以下の説明に置いて、上述した本発明の多様な実施例に係るアンテナ用RFモジュール200を、添付した図面を参照してより具体的に説明する。RFモジュール200は、図12図20に示すように、前方ハウジング140を介在させてメインボード170の前面に積層配置される。
【0093】
本発明の一実施例に係るアンテナ装置100において、RFモジュール200は複数個備えられ、アンテナ用RFモジュール組立体300の一構成をなす。ここで、RFモジュール200は、図12および図20に示すように、左右方向に計8個が隣接して配列されると共に、このような複数のRFモジュール200が上下方向にそれぞれ計4列配置されたものを採用している。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、その配列位置およびRFモジュール200の個数は、適宜設計変更できることは言うまでもない。
【0094】
また、本発明の一実施例において、RFフィルタ220は、一側に所定のキャビティ222が形成され、前記キャビティ222内にDR(Dielectric Resonator)または金属性共振棒で構成された共振バー223が備えられたキャビティフィルタであることを例として説明しているが、RFフィルタ220はこれに限定されず、誘電体フィルタなど多様なフィルタが採用可能である。
【0095】
また、複数の放射素子モジュール210は、複数のRFフィルタ220それぞれの個数に対応して結合され、放射素子モジュール210それぞれは2T2Rを実現する。したがって、本発明の一実施例によるアンテナ装置100は、計64T64Rが実現されたモデルを例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、放射素子の配置面積を2倍に確保可能な場合、放射素子モジュール210それぞれが1T1Rを実現するように備えられることも可能であり、放熱性能をより向上させることができると前提した場合、放射素子モジュール210それぞれが4T4Rを実現するように備えられることも可能である。
【0096】
一般的に、ビームフォーミング(Beamforming)の実現のためには、図2図10に示すように、配列アンテナ(Array antenna)として複数の放射素子モジュール210が必要であり、複数の放射素子モジュール210は、狭い方向性ビーム(narrow directional beam)を生成して指定された方向への電波集中を増加させることができる。最近、複数の放射素子モジュール210は、ダイポールタイプのダイポールアンテナ(Dipole antenna)またはパッチタイプのパッチアンテナ(Patch antenna)が最も高い頻度で活用されており、相互間の信号干渉が最小化されるように離隔して設計配置される。
【0097】
本発明に係るアンテナ用RFモジュール200の一実施例において、放射素子モジュール210は、図19Aおよび図19Bに示すように、上下に長く形成され、複数のRFフィルタ220の前面にそれぞれ配列される放射素子用印刷回路基板211と、放射素子用印刷回路基板211の前面にパターン印刷形成された少なくとも1つのアンテナパッチ回路部212と、少なくとも1つのアンテナパッチ回路部212それぞれを給電連結する給電ライン213とを含むことができる。
【0098】
放射素子用印刷回路基板211の前面には、図19Aに示すように、直交する±45偏波または垂直/水平偏波のいずれか一方の二重偏波を発生させる二重偏波パッチ素子として、上述したアンテナパッチ回路部212が印刷形成される。アンテナパッチ回路部212は、3つがそれぞれ上下方向(長手方向)に離隔して印刷形成され、それぞれのアンテナパッチ回路部212は、給電ライン213によって相互連結可能である。
【0099】
一方、放射素子用印刷回路基板211には、図19Aおよび図19Bに示すように、給電ライン213から分岐されて給電信号を印加または出力するための入力側フィーディングラインおよび出力側フィーディングラインが形成され、入力側フィーディングラインと出力側フィーディングラインの先端部には、放射素子用印刷回路基板211の後方に配置されたスルーピン端子が挿入されるための入力側スルーホール214aおよび出力側スルーホール214bが貫通して形成される。入力側スルーホール214aおよび出力側スルーホール214bには、それぞれRFフィルタ220の構成の1つであるスルーピン端子226が挿入されて給電ライン213と通電させることができる。
【0100】
一方、放射用ディレクタ217は、熱伝導性または導電性金属材質で形成されて、アンテナパッチ回路部212と電気的に連結される。放射用ディレクタ217は、放射ビームの方向を全方向に誘導する役割を果たすことができる。本発明の一実施例によるアンテナ用RFモジュール200では、最大のGainを確保できるように、それぞれのRFモジュール200に計3つの放射用ディレクタ217が配置される。また、放射用ディレクタ217は、図19Aおよび図19Bに示すように、レドームカバー240の背面に形成された複数の結合突起247aがそれぞれ嵌合結合される複数の結合ホール217aが形成される。したがって、放射用ディレクタ217は、放射素子用印刷回路基板211と共にレドームカバー240の背面に上述した複数の結合突起247aおよび複数の結合ホール217aを介在させてモジュール結合された後、レドームカバー240がフック結合部241を介在させてRFフィルタ220に結合される動作により簡便に組立てられる。
【0101】
図21は、図2のRFモジュールの構成のうち、リフレクタグリルフィンの形状および配置の様子を示す斜視図および一部拡大図であり、図22は、リフレクタグリルフィンの配置関係を示す一部拡大斜視図である。
【0102】
図21および図22に示すように、リフレクタグリルフィン224は、隣接するRFフィルタ220のリフレクタグリルフィン224が組合わされて、グリル形状の放熱孔が形成されたメッシュ(mesh)形状をなすことができる。複数のリフレクタグリルフィン224が形成する複数の放熱孔は、相対的に後方に相当する複数のRFフィルタ220の後方側である前方ハウジング140から放熱された熱が外部空間との通気を容易にする役割を果たす構成であって、前方ハウジング140の前面とリフレクタグリルフィン224との間の内部に生成された熱を外部に排出させる熱排出孔の役割を果たすことができる。これによって、アンテナ装置100の放熱に前方外気を積極的に利用可能になる。
【0103】
ここで、図21および図22に示すように、リフレクタグリルフィン224の一部224-1は、左右方向に隣接するRFフィルタ220に形成されたリフレクタグリルフィン224-2と相互オーバーラップされるように延長形成される。また、図21および図22に示すように、リフレクタグリルフィン224の一部224-3は、上下方向に隣接するRFフィルタ220に形成されたリフレクタグリルフィン224-4と上下一直線となるように延長形成される。
【0104】
図21に示すように、複数のリフレクタグリルフィン224-1~224-4それぞれが十分な接地(GND)の役割を果たすと同時に、所定の通気性能を維持するように一側のRFフィルタ220側に形成されたリフレクタグリルフィン224-1、224-3と、これに隣接する他側のRFフィルタ220側に形成されたリフレクタグリルフィン224-2、224-4とが相互接触しないものの、上述した所定の大きさの放熱孔を形成することができる。
【0105】
ここで、リフレクタグリルフィン224間の離隔間隔d1、d2は、その耐久性、放熱特性をシミュレーションして適切に設計可能であり、好ましくは、放射素子モジュール210に含まれた放射素子の配置間隔を考慮して設定可能である。これと共に、リフレクタグリルフィン224間の離隔間隔d1、d2は、後述のように、動作周波数の波長を考慮して設計できる。
【0106】
例えば、リフレクタグリルフィン224間の間隔d1、d2は、動作周波数の1/10λ~1/20λの範囲内の大きさを有するように設定される。ここで、間隔1/10λは、放射素子モジュール210の十分な接地(GND)の役割を果たすための上限閾値としての意味があり、間隔1/20λは、複数のリフレクタグリルフィン224が相互形成する放熱孔を通した最小限の外気流動を確保するための下限閾値としての意味がある。
【0107】
そのため、リフレクタグリルフィン224間の間隔d1、d2は、動作周波数の1/20λよりは大きく、動作周波数の1/10λよりは小さい範囲を有するように形成されることが好ましい。より詳しくは、図22に示すように、RFフィルタ220が左右方向に隣接して配置された場合、リフレクタグリルフィン224-1、224-3は、相互オーバーラップされるように備えられた点で、リフレクタグリルフィン224-1、224-3間の間隔d2は、前記動作周波数の1/20λより大さい大きさを有するように設定されることが好ましい。
【0108】
また、図22に示すように、RFフィルタ220が上下方向に隣接して配置された場合、リフレクタグリルフィン224-2、224-4は、上下一直線をなすことにより、リフレクタグリルフィン224-2、224-4間の間隔d1は、前記波長の1/10λより小さい大きさを有するように設定されることが好ましい。また、リフレクタグリルフィン224は、上述したフィルタアウタパネル228と共に複数のRFフィルタ220の前面を覆うように配置されかつ、複数の放射素子モジュール210の接地(GND)の役割を果たすことができる。このために、フィルタアウタパネル228、RFフィルタ220のフィルタボディ221およびリフレクタグリルフィン224は、すべて金属材質からなることが好ましい。さらに、リフレクタグリルフィン224は、放射素子モジュール210の接地の役割のみを果たすのではなく、前方ハウジング140の前面前方で定義される前方外気に対して露出したRFフィルタ220を外部から保護する役割も果たすことができる。
【0109】
図23Aおよび図23Bは、図15のA-A線およびB-B線に沿った断面図および部分拡大図である。図23Aを参照して、レドームカバー240に放射素子モジュール210が結合された状態で、レドームカバー240をRFフィルタ220側に後方に密着組立てると、これと同時にスルーピン端子226が備えられた連結空間226a側に組立力が発生し、連結空間226aの前方側に配置された弾性グラウンドワッシャ226bの弾性支持を受けて組立公差を解消しつつ、定められた位置で直ちにフィードスルーピン結合が完了する。また、図23Bを参照すれば、RFフィルタ220と増幅素子モジュール230とを相互密着結合させる時、スルーピン端子229がRFフィルタ220の内部に備えられて増幅素子モジュール230との電気的連結を媒介するスルーピン連結端子229cに接続される場合、RFフィルタ220の後方側に配置された弾性グラウンドワッシャ229bの弾性支持を受けて組立公差を解消しつつ、定められた位置で直ちにフィードスルーピン結合が完了できる。
【0110】
したがって、RFモジュール200の各構成品の組立は、それぞれフィードスルーピン結合により簡単な方法で完了すると同時に、RFモジュール200自体をメインボード170の前面に接続させるに際しても、上述のように、ソケットピン結合という簡便な動作で行われることにより、全体的な組立性を大きく向上させることができる。
【0111】
このように、本発明の一実施例によるアンテナ装置100は、既存の単一形態のレドームをそれぞれRFモジュール200ごとに分離される単位レドームカバー240で備えて各放射素子モジュール210を効果的に保護し、アンテナ装置100の内部システム熱を後方のみならず前方を含む全方位に容易に放出可能なため、従来に比べて放熱性能が大きく向上する効果を有する。
【0112】
以上、本発明によるアンテナ用RFモジュールおよびこれを含むアンテナ装置の一実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明した。しかし、本発明の実施例が必ずしも上述した実施例によって限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者による多様な変形および均等な範囲での実施が可能であることは言うまでもない。そのため、本発明の真の権利範囲は後述する特許請求の範囲によって定められる。
【産業上の利用可能性】
【0113】
本発明は、放射素子モジュールおよびRF素子をメインボードから完全分離しかつ、前方外気に露出するように配置すると共に、従来の放射素子が備えられた前方側への放熱設計の困難を解消できるアンテナ用RFモジュール、RFモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を提供する。
【符号の説明】
【0114】
100:アンテナ装置 110:後方ハウジング
111:後方放熱フィン 115:設置空間
120、120a~120d:通気パネル 130:取っ手部
140:前方ハウジング 141:前方放熱フィン
143:ソケット貫通部 144:異物流入防止リング
146:モジュール組立スクリュー 147:面着部
149:リング取付溝 150:RFIC基板部
153:RFIC素子 155:中間雌ソケット部
157:離隔サポータ 160:熱分離板
161:中間雄ソケット部 170:メインボード
171:最終雌ソケット部 173:デジタル素子
180:PSUボード部 183:PSU素子
185:バスバー 185’:バスバー締結スクリュー
190:サージ基板部 195:バスバー
195’:バスバー締結スクリュー 200:RFモジュール
210:放射素子モジュール 211:放射素子用印刷回路基板
212:アンテナパッチ回路部 213:給電ライン
214a:入力側スルーホール 214b:出力側スルーホール
217:放射用ディレクタ 217a:複数の結合ホール
220:RFフィルタ 221:フィルタボディ
222:キャビティ 223:共振バー
224:リフレクタグリルフィン 226:スルーピン端子
227:フィルタチューニングカバー 228:フィルタアウタパネル
229:スルーピン端子 230:増幅素子モジュール
231:増幅部ボディ 232:増幅部ヒートシンクフィン
233:基板載置空間 234:組立パネル
235:増幅部基板 235a:雄ソケット部
236:増幅部カバー 238:接合フランジ
239:スクリューボス 240:レドームカバー
241:フック結合部 247a:複数の結合突起
250:モジュール組立スクリュー 300:アンテナRFモジュール組立体
400:外側装着部材

図1
図2
図3
図4(a)】
図4(b)】
図5
図6
図7
図8a
図8b
図9
図10
図11
図12
図13(a)】
図13(b)】
図14
図15
図16
図17a
図17b
図17c
図17d
図18
図19a
図19b
図20
図21
図22
図23a
図23b