KR0119916B1 - If signal line processing method in dgs-200 system backplane - Google Patents
If signal line processing method in dgs-200 system backplaneInfo
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Abstract
Description
제1도는 종래 SCPC 시스템에서의 중간주파수신호 관련부분의 구성을 간략화한 블럭도.Figure 1 is a simplified block diagram of the configuration of the intermediate frequency signal related portion in the conventional SCPC system.
제2도는 인쇄회로기판의 동일 계층에서 중간주파수신호들이 전달되는 여러 트랙들 사이의 상호간섭정도를 마이크로 웨이브 스트립 라인 시뮬레이션 기법에 의해 나타낸 도면.2 is a diagram illustrating the degree of interference between the tracks through which intermediate frequency signals are transmitted in the same layer of a printed circuit board by a microwave strip line simulation technique.
제3도는 백플래인 인쇄회로기판의 계층구성도를 나타낸 도면.3 is a hierarchical view of a backplane printed circuit board.
제4도는 50ohm 자동 임피던스 정합을 위한 블럭도.4 is a block diagram for 50 ohm automatic impedance matching.
제5도는 송/수신 중간주파수 필터의 부품조립도.5 is a part assembly diagram of the transmit / receive intermediate frequency filter.
제6도는 DGS-200 백플래인의 전후면 구조도.6 is a front and back structural diagram of the DGS-200 backplane.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
101,101',401,401' : 채널유니트 102 : 중간주파수 공동장치101,101 ', 401,401': Channel unit 102: Intermediate frequency cavity device
103 : RF부 403,403',416,416' : 릴레이103: RF unit 403,403 ', 416,416': relay
407 : 송신중간주파수 필터부 415 : 수신 중간 주파수 필터부407: transmission intermediate frequency filter unit 415: reception intermediate frequency filter unit
409 : 결합기 417 : 분배기409: combiner 417: divider
413 : 대역통과 송신필터 413 : 대역통과 수신필터413: bandpass transmission filter 413: bandpass reception filter
본 발명은 여러 채널유니트 보드들의 삽입과 탈장에 따른 50ohm 임피던스 정합을 자동적으로 맞추어 주는 중간주파수 신호선의 처리방법에 관한 것으로, 특히 DSG-200(DAMA/SCPC Ground System; Demand Assignement Multiple Access/Singl e Channel Per Carrier Ground System) 시스템에서 여러 채널유니트 보드들로부터 외부로 입출력되는 준간주파수(IF : Intermediate Frequency)신호들을 50ohm 동축케이블 대신에 백플래인(BACKPLANE)의 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)상에 패턴으로 직접처리하여 동축케이블을 제거하는 중간주파수 신호선의 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for processing an intermediate frequency signal line that automatically matches 50 ohm impedance matching according to insertion and hernia of various channel unit boards, and in particular, DSG-200 (DAMA / SCPC Ground System; Demand Assignment Multiple Access / Single e Channel). In the Per Carrier Ground System (IF) system, IF (Intermediate Frequency) signals inputted and outputted from various channel unit boards to the outside are placed on the backplane printed circuit board (PCB) instead of 50 ohm coaxial cable. The present invention relates to a method for processing an intermediate frequency signal line which removes coaxial cables by directly processing the pattern into a pattern.
제1도는 종래 SCPC 시스템의 중간주파수 관련부분의 구성을 간략화한 블록도로서, SCPC 시스탬은 일반적으로 기저대역 음성신호를 중간주파수 신호 변조 또는 중간주파수를 음성신호로 복조하는 채널유니트(101,101'), 여러개의 중간주파수 신호를 하나의 출력으로 결합시키는 결합기(105) 및 하나의 입력신호를 여러개의 중간주파수 신호로 분배하는 분배기(109)와 중간주파수 필터(106)로 구성된 중간주파수 공통장치(102), 그리고 RF(Radio Frequency)부(103)등으로 구성된다. 시스템이 10개의 채널유니트를 수용한다고 가정할 경우 각 채널유니트(101,101`)로부터 출력되는 중간주파수 신호는 50ofm 동축케이블(104)을 통해 중간주파수 결합기(105)에 접속되어지며, 10개의 출력 동축케이블을 통해 들어온 신호는 하나의 신호로 결합되어 중간주파수 필터(106)를 통한다음 다시 하나의 50ohm 동축케이블(107)을 통해 RF부(103)에 접속되어 진다.1 is a simplified block diagram of the configuration of the intermediate frequency related portion of the conventional SCPC system, the SCPC system is generally a channel unit (101, 101 '), which modulates the baseband audio signal or the demodulation of the intermediate frequency into a voice signal; An intermediate frequency common device 102 comprising a combiner 105 for combining several intermediate frequency signals into one output and a divider 109 for distributing one input signal into several intermediate frequency signals and an intermediate frequency filter 106. And an RF (Radio Frequency) unit 103. Assuming that the system accepts 10 channel units, the intermediate frequency signal output from each channel unit (101, 101`) is connected to the intermediate frequency combiner (105) via a 50ofm coaxial cable (104), and 10 output coaxial cables. The signal coming through is combined into one signal and then connected to the RF unit 103 through the intermediate frequency filter 106 and again through one 50 ohm coaxial cable 107.
반대로 RF부(103)로부터 하나의 50ohm 동축케이블(108)을 통해 들어온 중간주파수 신호는 중간주파수분배기(109)에 접속되어지며 분배기(109)는 이를 10개의 중간주파수 신호로 분리하여 10개의 동축케이블(110)을 통해 각 채널유니트(101,101')에 입력되어진다. 따라서 10개의 채널유니트를 모두 수용하기 위해서는 10개의 송신용 동축케이블(104)과 10개의 수신용 동축케이블(109), 총 20개의 동축케이블이 소요되게 된다.On the contrary, the intermediate frequency signal coming from the RF unit 103 through one 50 ohm coaxial cable 108 is connected to the intermediate frequency divider 109, and the divider 109 divides it into 10 intermediate frequency signals to make 10 coaxial cables. It is input to each channel unit (101, 101 ') through (110). Therefore, in order to accommodate all 10 channel units, 10 coaxial cables 104 for transmission and 10 coaxial cables 109 for reception, a total of 20 coaxial cables are required.
한편, 사용되지 않는 결합기의 입력이나 분배기의 출력단자 또는 채널유니트 보드가 삽입되지 않을때에는 해당 결합기의 입력이나 분배기의 출력단자들은 임피던스 정합을 위해 매번 수동으로 50ohm 터미네이터(111)로 종단시켜야 한다.On the other hand, when the input of the unused coupler or the output terminal of the splitter or the channel unit board is not inserted, the input of the coupler or the output terminals of the splitter must be terminated manually by 50 ohm terminator 111 each time for impedance matching.
이와 같은 종래의 방법에 의한 중간주파수 공통장치는 대부분 부피가 크고 동축케이블 접속등으로 인해 샤시내의 별도의 장치로써 존재하거나 다른 샤시에 장착되게 되어 전체적으로 시스템의 부피가 큰 것이 일반적이다.In general, the intermediate frequency common device according to the conventional method is bulky and is generally present as a separate device in the chassis or mounted in another chassis due to coaxial cable connection, etc., so that the overall system is large in volume.
상기와 같이 종래의 DAMA/SCPC 시스템과 같은 한 시스템내에서 여러개의 반송파를 사용하여 각각의 반송파에 대해 하나씩의 채널유니트 보드를 사용하는 시스템은 각각의 보드에서 입출력되는 중간주파수 신호들을 최종적으로 RF(Radio Frequenc y) 시스템과 접속하기 위해서는 먼저 각각의 보드에서 입출력되는 중간주파수 신호들을 별도의 결합기/분배기 장치를 통해 여러개의 출력 중간주파수 신호를 결합하여 하나의 중간주파수 신호로 만들어 RF 시스템의 입력으로 제공되고, RF 시스템에서 출력되는 RF신호는 여러개의 중간주파수 신호로 분리되어 각각의 채널유니트 보드의 중간주파수 입력신호로 제공된다.As described above, a system using one channel unit board for each carrier using multiple carriers in a system such as a conventional DAMA / SCPC system finally receives RF (intermediate frequency signals input and output from each board). Radio Frequenc y) In order to connect with the system, first, the intermediate frequency signals input and output from each board are combined with multiple output intermediate frequency signals through a separate combiner / divider device to make one intermediate frequency signal and provide it as the input of the RF system. The RF signal output from the RF system is divided into a plurality of intermediate frequency signals and provided as an intermediate frequency input signal of each channel unit board.
따라서 이 경우 각각의 채널유니트 보드와 별도의 결합기/분배기와 중간주파수 신호를 접속시키기 위해서는 보드 갯수의 2배 만큼의 50ohm 동축케이블(입/출력 각 1개씩)이 필요하게 되며, 또한 별도의 결합기/분배기와 RF 시스템과 접속하기 위해서는 최소 2개의 케이블이 필요하게 된다. 더욱이 DAMA/SCPC 시스템과 같은 시스템은 여러개의 중간주파수 신호들을 결합하고 분배하기 위한 결합기/분배기를 별도의 보드, 또는 외부 장치로서 부착하도록 되어 있다.Therefore, in this case, in order to connect each channel unit board, separate combiner / distributor and intermediate frequency signal, 50 ohm coaxial cable (1 input / output each) of twice the number of boards is needed, and separate combiner / At least two cables are required to connect to the splitter and the RF system. Moreover, systems such as DAMA / SCPC systems are adapted to attach a combiner / divider as a separate board or external device for combining and distributing several intermediate frequency signals.
또한, 여러개의 중간주파수 신호들이 요구되는 하나의 출력레벨로 출력되고, RF 시스템으로부터 들어오는 RF 신호가 요구되는 여러개의 중간주파수 신호들로 입력되기 위해서는 입출력간의 정확한 임피던스 정합(50ohm)이 이루어져야 한다.In addition, in order for multiple intermediate frequency signals to be output at one output level required and RF signals coming from the RF system to be input to multiple intermediate frequency signals required, accurate impedance matching between input and output (50 ohms) must be made.
따라서, 종래의 시스템들은 중간주파수 신호를 입출력하는 채널유니트 보드들을 제거 또는 증설할 때는 임피던스 정합을 위한 50ohm 터미네이터를 매번 수동으로 접속 또는 제거시키도록 하는 불편함이 따르는 시스템의 부피가 커지는 문제점이 있었다.Therefore, conventional systems have a problem in that the volume of a system that is inconvenient to manually connect or remove a 50 ohm terminator for impedance matching every time when removing or adding channel unit boards for inputting / outputting an intermediate frequency signal is problematic.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 위와 같은 여러 채널유니트 보드를 사용함으로써 여러개의 중간주파수 케이블이 시스템내에서 사용되는 종래의 단점을 보완하여 외부 RF 시스템과 최종적으로 연결되는 신호선을 두 개의 케이블로 줄여 백플래인에서의 간결한 케이블링을 유지할 수 있는 DGS-200 시스템 백플래인에서의 중간주파수 신호선의 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems, by using the above several channel unit board as described above to compensate for the conventional disadvantage that a plurality of intermediate frequency cable is used in the system to connect two signal lines finally connected to the external RF system Its purpose is to provide a method for handling intermediate frequency signal lines in the DGS-200 system backplane that can be reduced to cables to maintain concise cabling on the backplane.
또한, 본 발명은 채널유니트 보드의 삽입과 탈장에 따른 임피던스 정합을 자동적으로 맞추어 수동으로 터미네이터를 접속 또는 제거시키는 단점을 보완하는 DSG-200 시스템 백플래인에서의 중간주파수 신호선의 처리방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a method for processing an intermediate frequency signal line in the DSG-200 system backplane to compensate for the disadvantage of manually connecting or removing the terminator manually by automatically matching the impedance matching according to the insertion and insertion of the channel unit board. There is another purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 채널유니트 보드의 삽입과 탈장에 따른 결합기와 분배기의 임피던스 정합상태를 자동으로 맞추어 주는 DGS-200 시스템에 있어서, 중간주파수를 입/출력하는 다수의 채널유니트 ; 송/수신 장치와 연결되어 신호를 송/수신하는 RF 발생수단 ; 상기 다수의 채널유니트와 송/수신하는 RF부 사이의 신호 전송 주파수를 필터링하는 송신 중간주파수 필터링 수단과 수신 중간주파수 필터링 수단 ; 상기 다수의 채널유니트와 상기 중간주파수 필터부를 연결하고, 중간주파수 신호들간의 상호간섭을 최소화하는 간격 및 계층의 배치로 형성된 트랙을 가지는 제1백플래인 인쇄회로기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a DGS-200 system for automatically matching the impedance matching state of the coupler and divider according to the insertion and insertion of the channel unit board, a plurality of channel units for input / output intermediate frequencies; RF generating means connected to a transmitting / receiving device for transmitting / receiving a signal; Transmission intermediate frequency filtering means and reception intermediate frequency filtering means for filtering signal transmission frequencies between the plurality of channel units and transmitting / receiving RF units; And a first backplane printed circuit board connecting the plurality of channel units to the intermediate frequency filter unit and having tracks formed in an arrangement of intervals and layers to minimize mutual interference between intermediate frequency signals. .
이하, 첨부된 도면 제2도 내지 제7도를 통하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7 as follows.
먼저, 본 발명의 다음의 3가지 특성을 가지도록 구현하는데 그 주안점이 있다.First, the main point is to implement to have the following three characteristics of the present invention.
첫째, 각 채널유니트로부터 중간주파수 결합기/분배기로 입출력되는 50ohm 케이블을 백플래인 인쇄회로 기판위에 50ohm 임피던스를 갖는 트랙(Track)으로서 직접 구현하여 외부 동축케이블을 제거하였다.First, the external coaxial cable was removed by directly implementing a 50 ohm cable input and output from each channel unit to the intermediate frequency combiner / divider as a track having a 50 ohm impedance on the backplane printed circuit board.
둘째, 중간주파수 결합기/분배기를 소형 인쇄회로기판 위에 제작하여 직접 백플래인 인쇄회로기판 위에서 접속되도록 하므로서 중간주파수 결합기/분배기가 외부에 별도로 존재하지 않도록 하였다.Second, the intermediate frequency coupler / distributor was fabricated on a small printed circuit board so that it could be directly connected on the backplane printed circuit board, so that the intermediate frequency coupler / divider was not separately present.
셋째, 채널유니트 보드의 삽입과 탈장에 따른 임피던스 부정합을 제거하기 위해 각 채널유니트로부터 보드 삽입과 탈장을 검출할 수 있는 신호와 릴레이를 이용하여 임피던스 정합을 위한 터미네이션 저항이 자동으로 접속 또는 제거되도록 하였다.Third, the termination resistor for impedance matching is automatically connected or removed by using signals and relays that can detect board insertion and hernia from each channel unit in order to eliminate impedance mismatch due to channel unit board insertion and hernia. .
아래 표1a 내지 1c은 인쇄회로기판 위에 50ohm 임피던스 트랙을 구현하기 위해 필요한 파라메터를 나타낸 표로서, 표1a.는 DGS-200 시스템에서의 중간주파수 신호의 조건을 나타낸 것으로 중간주파수 신호의 입출력 임피던스는 50ohm이며, 70MHz 중간주파수를 기준으로 ±20MHz의 대역내에서 동작한다. 송신 또는 수신 중간주파수 신호들간의 상호간섭은 약 -35dB에서 -40dB 이하, 송신신호와 수신 중간주파수 신호간의 상호간섭은 -80dB 이하가 되어야 한다. 제1도의 채널유니트(101,101')와 중간주파수 공통장치(102) 사이의 50ohm 동축케이블들을 인쇄회로기판의 트랙으로 구현하기 위해서는 먼저 고려해야할 것은 주어진 송수신 레벨의 신호를 감쇄없이 전달하기 위한 임피던스이다.Tables 1a to 1c below show the parameters required to implement a 50 ohm impedance track on a printed circuit board. Table 1a shows the conditions of the intermediate frequency signal in the DGS-200 system. It operates in the band of ± 20MHz based on 70MHz intermediate frequency. The interference between the transmitting or receiving intermediate frequency signals should be about -35dB to less than -40dB, and the interference between the transmitting and receiving intermediate frequency signals should be less than -80dB. In order to implement the 50 ohm coaxial cables between the channel units 101 and 101 'of FIG. 1 and the intermediate frequency common device 102 as the tracks of the printed circuit board, the first consideration is an impedance for transmitting a signal of a given transmit / receive level without attenuation.
주어진 트랙의 임피던스는 인쇄회로기판의 두께, 유정상수, 트랙계층과 접지계층의 위치, 그리고 동작 주파수등이 결정되면 트랙의 폭과 유전체 두께에 의해 결정된다.표1b는 백플래인 인쇄회로기판에 대한 파라메터로서 백플래인은 4.75의 유전상수와 100MHz 동작주파수를 가진 RF4 인쇄회로기판을 사용하고 안쪽 계층과 바깥쪽 계층에서의 동박두께를 각각 0.0381mm와 0.0762mm로 선택하여 총 3.4+0/-0.1mm의 두께를 갖는 10계층으로 만들고자 할 때, 표1c에 나타낸 바와 같이 유전체 두께를 8Mils(0.2032mm), 트랙의 폭을 12Mils(0.3048mm)로 하면 트랙의 임피던스는 50ohm을 갖게된다.The impedance of a given track is determined by the width of the track and the thickness of the dielectric when the thickness of the printed circuit board, the well constant, the position of the track layer and the ground layer, and the operating frequency are determined. The backplane uses a RF4 printed circuit board with a dielectric constant of 4.75 and an operating frequency of 100 MHz and selects copper foil thicknesses of 0.0381mm and 0.0762mm in the inner and outer layers, respectively, for a total of 3.4 + 0 /- To make 10 layers with a thickness of 0.1mm, as shown in Table 1c, if the dielectric thickness is 8Mils (0.2032mm) and the track width is 12Mils (0.3048mm), the track's impedance will be 50ohm.
제2(a)도 및 제2(b)도는 인쇄회로기판의 동일 계층상에서 여러개의 중간주파수 신호들이 존재할 때 주어진 신호 트랙들 사이의 간결에 대해 마이크로웨이브 스트립 라인(Microwave Strip Line) 시뮬레이션 기법에 의해 상호간섭의 정도를 고찰하기 위한 도해로서, 여러 동축케이블들을 인쇄회로기판 위에 구현함에 있어서 고려해야 할 또 하나는 여러개의 중간주파수 신호들이 동일 계층위에 위치할 때 상호간에 간섭 및 영향을 주지 않기 위해서는 신호 트랙들간의 간격을 일정거리 이상 유지하거나 격리시켜 주어야 한다.Figures 2 (a) and 2 (b) illustrate the microwave strip line simulation technique for the shortness between given signal tracks when there are several intermediate frequency signals on the same layer of a printed circuit board. As an illustration to consider the degree of mutual interference, another consideration to implement several coaxial cables on a printed circuit board is that the signal track is not to interfere with each other when multiple intermediate frequency signals are located on the same layer. The distance between them should be kept or isolated over a certain distance.
제2(a)도는 두 개의 신호가 평행하게 진행할 때 상호간섭의 정도를 시뮬레이션 하기 위한 마이크로스트립커플드 라인(Microstrip Coupled Lines)모델의 도해로서, 동일 계층위에 두 개의 중간주파수 신호가 노드 n1-n4(201)과 노드 n2-n3(202)을 따라 평행하게 지나갈 때 노드 n1으로부터 유입된 신호가 다른 노드로의 영향은 마이크로스트립 커플도 라인들의 폭 W를 고정하였을 때 커플도 라인들 사이의 간격 S에 의해서 좌우된다.Figure 2 (a) is a diagram of a Microstrip Coupled Lines model for simulating the degree of mutual interference when two signals proceed in parallel, with two intermediate frequency signals on nodes n1-n4 on the same layer. The effect of a signal coming from node n1 on another node when passing parallel along 201 and nodes n2-n3 (202) is the spacing S between the coupling line lines when the width W of the microstrip coupling line is fixed. Depends on.
제2(b)도는 시뮬레이션을 위해 선정한 파라메터로서 트랙의 길이 L(203)은 500mm, 폭 W(204)의 값은 상기 표에서 구한 12Mils로 고정하고 간격 S(205)는 2.54mm로 선택하여 두 트랙 사이의 커플링(Coupling)이 상기 표1a에서 요구하는 송신 또는 수신 중간주파수 신호간의 커플링을 만족하는지를 시뮬레이션을 통해 구한다. 기터 시뮬레이션에 필요한 파라메터는 제2도의 값들을 참조한다.Fig. 2 (b) is a parameter selected for the simulation. The length of the track L (203) is 500mm, the width W (204) is fixed at 12Mils obtained from the table above, and the interval S (205) is selected at 2.54mm. Simulation is to find out whether the coupling between tracks satisfies the coupling between the transmission or reception intermediate frequency signals required in Table 1a. The parameters required for the gutter simulation refer to the values in FIG.
제2(c)도는 EESOF라는 시뮬레이션 정치를 이용하여 트랙의 간격 S를 2.54mm로 하였을 때 각 노드간의 상호간섭 및 감쇄정도를 나타낸 것으로서, 중간주파수 신호가 노드 n1으로부터 노드 n4로 전달될 때, DB[S11](206)은 노드 n1에서의 반사종도를, DB[S21](207)는 노드 n2에서 노드 n1으로의 반사, DB[S31](208)은 노드 n3으로부터 노드 n1으로의 반사, DB[S41](209)은 노드 n1에서 신호가 유입되었을때 노드 n4에서의 신호감쇄정도를 나타낸다. 직접적인 영향을 미치는 DB[S21](207 )과 DB[S31](208)의 간섭은 주어진 동작주파수대의 50MHz-90MHz(310)에서 -40dB 이하임을 알 수 있으며 따라서 트랙간의 거리를 최소 2.54mm로 유지하여 동일 계층위에 송신 또는 수신신호만을 배열하면 상호간섭없이 요구되는 신호를 전달할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 2 (c) shows the degree of mutual interference and attenuation between nodes when the interval S of the track is 2.54 mm using the simulation ration called EESOF. When an intermediate frequency signal is transmitted from node n1 to node n4, DB [S11] 206 is the reflection longitudinal degree at node n1, DB [S21] 207 is the reflection from node n2 to node n1, DB [S31] 208 is reflection from node n3 to node n1, DB [S41] 209 indicates the degree of signal attenuation at node n4 when a signal flows in at node n1. Directly affecting the interference of DB [S21] (207) and DB [S31] (208) is less than -40dB at 50MHz-90MHz (310) at a given operating frequency, thus keeping the distance between tracks at least 2.54mm. Therefore, if only the transmission or reception signal is arranged on the same layer, it can be seen that the required signal can be transmitted without mutual interference.
제3도는 백플래인 인쇄회로기판의 계층구성도로서, 백플래인의 인쇄회로기판은 FR4-ML의 재질을 사용하여 총 두께 3.4mm의 10계층로 구성하였다. 상기 표1a 내지 1c과 제2도에서 언급한 바와 같이 중간주파수 신호 트랙이 50ohm의 임피던스를 갖도록 하기 위한 계층의 구성방법과 중간주파수 신호들사이의 상호간섭을 최소화하기 위한 트랙간의 최소 간격 2.54mm를 바탕으로 계층을 설계하여 계층 4(302)에는 송신 중간주파수 신호들만을 배치하고 계층 6(304)에는 수신 중간주파수 신호들만을 배치하였다. 표1a의 송신 중간주파수 신호와 수신 중간주파수 신호간의 커플링을 만족시키시 위해 계층 4(302)와 계층 6(304) 사이의 계층 5(303)를 그라운드로 구성하여 이론적으로는 두 송수신 중간주파수가 완전히 격리되도록 하였다. 한편 다른 신호들로부터/에 간섭과 영향을 최소화하기 위해 계층 2,3,7,8,9를 그라운드와 전원선으로 배치하고 그 바깥쪽의 계층 1(301)과 계층 10(305)에는 일반 신호선들을 배치하여 계층 4(302)와 계층 6(304)에 위치한 중간주파수 신호들이 일반신호들에 영향을 최대한 주지 않도록 인쇄회로기판의 계층을 구성하였다.3 is a hierarchical structure diagram of a backplane printed circuit board. The backplane printed circuit board is composed of ten layers having a total thickness of 3.4 mm using FR4-ML material. As mentioned in Tables 1a to 1c and FIG. 2 above, a method of configuring a hierarchy for the intermediate frequency signal tracks to have an impedance of 50 ohms and a minimum interval of 2.54 mm between the tracks to minimize mutual interference between the intermediate frequency signals Based on the design of the layer, only the transmitting intermediate frequency signals are placed in layer 4 (302) and only the receiving intermediate frequency signals are placed in layer 6 (304). In order to satisfy the coupling between the transmitting intermediate frequency signal and the receiving intermediate frequency signal of Table 1a, the layer 5 (303) between the layer 4 (302) and the layer 6 (304) is grounded so that theoretically, It was completely isolated. On the other hand, in order to minimize interference and influence from / to other signals, layers 2, 3, 7, 8, and 9 are laid out as ground and power lines, and outer signal layers of layer 1 (301) and layer 10 (305) outside In this way, the hierarchical layers of the printed circuit board are constructed so that intermediate frequency signals located at the layer 4 (302) and the layer 6 (304) do not affect the general signals as much as possible.
제4도는 본 발명의 자동 50ohm 정합 블록도를 나타낸 것으로서, 크게 제1도의 중간주파수 공통장치(102)에 해당하는 송신 중간주파수 필터부(TIF : Tx IF Filter ; 이하 TIF라 칭함)(407) 및 수신 중간주파수 필터부(RIF : Rx IF Filter ; 이하 RIF라 칭함)(415), 채널유니트 보드(401,401'), 그리고 백플래인(403,403')으로 구성된다.4 shows an automatic 50 ohm matching block diagram of the present invention, which is a transmission intermediate frequency filter unit (TIF: TIF) 407 corresponding to the intermediate frequency common apparatus 102 of FIG. RX IF filter (hereinafter referred to as RIF) 415, channel unit boards 401 and 401 ', and backplanes 403 and 403'.
먼저 백플래인(403)에 접속되는 각 채널유니트보드(401,401')들의 콘넥터의 접속단자중 한 단자(402)는 채널유니트의 삽입여부를 나타내는 채널유니트 존재(SCU_Present_n)라는 신호로서 그라운드에 접속되어있다. 이 단자와 접속되는 백플래인 콘넥터 P1(405)의 접속단자는 백플래인을 통해 백플래인 위에 서브보드로 실장되어 있는 TIF 보드(407)의 릴레이(408,408')와 RIF 보드 (415)의 릴레이(416) 전원의 한쪽단자 L2에 연결되며 전원단자의 반대쪽 L1은 +5V에 접속되어 있다.First, one terminal 402 of the connection terminals of the connectors of the channel unit boards 401 and 401 'connected to the backplane 403 is connected to the ground as a signal of the channel unit presence (SCU_Present_n) indicating whether the channel unit is inserted or not. have. The connecting terminal of the backplane connector P1 405 connected to this terminal is connected to the relays 408 and 408 'of the TIF board 407 and the RIF board 415 mounted on the backplane via the backplane. The relay 416 is connected to one terminal L2 of the power supply and the opposite L1 of the power supply terminal is connected to + 5V.
한편 TIF(407)위의 릴레이 접점단자 A는 백플래인 콘넥터 P2(404)의 중간주파수 출력신호(SCU_IF_OUT n)와 결합기(409)의 입력단자에 연결되어 있으며, 또한 RIF(415)위의 릴레이 접점단자 A는 백플래인콘넥터 P5(406)의 중간주파수 입력신호(SCU_IF_IN n)와 분배기(417) 출력단자에 각각 연결되어 있다. 릴레이 접점 B들은 각각 50ohm 저항(410,401')을 통하여 그라운드에 접속되어 있으며 사용되지 않은 결합기의 입력단자와 분배기의 출력단자 역시 50ohm 저항(411,419)으로 각각 종단되어 있다.On the other hand, the relay contact terminal A on the TIF 407 is connected to the intermediate frequency output signal SCU_IF_OUT n of the backplane connector P2 404 and the input terminal of the combiner 409, and also the relay on the RIF 415. The contact terminal A is connected to the intermediate frequency input signal SCU_IF_IN n and the output terminal 417 of the backplane connector P5 406, respectively. The relay contacts B are connected to ground through 50 ohm resistors 410 and 401 ', respectively, and the input terminals of the unused coupler and the output terminals of the divider are also terminated with 50 ohm resistors 411 and 419, respectively.
따라서 릴레이의 전원이 공급되지 않는 평상시에는, 즉 채널유니트 보드가 삽입되지 않은 결합기의 입력 단자들과 분배기의 출력단자들은 50ohm 저항이 연결되어 결합기의 출력(412)과 분배기의 입력(420)측에서 바라본 임피던스는 전체적으로 50oh m 저항이 이루어지도록 되어 있다.Therefore, in normal times when the relay is not powered, that is, the input terminals of the combiner and the output terminals of the divider where the channel unit board is not inserted are connected at the output 412 of the combiner and the input 420 of the divider. The impedance seen is intended to result in a 50 Ohm overall resistance.
채널유니트 보드(401,401')를 백플래인(403)에 삽입하면 채널유니트 보드내의 채널유니트 존재신호(402)는 TIF(407)와 RIF(415)위의 릴레이 전원공급단자 L2를 그라운드로 만들어 릴레이에 전원이 공급되어 릴레이가 동작되며 그 결과 릴레이의 접점단자 A는 B로부터 개방되어 중간주파수 신호와 연결되어 있는 50ohm 정합 저항(410,410',418,418')이 분리되고 50ohm 임피던스를 갖는 채널유니트의 중간주파수 신호의 입력 또는 출력단자가 직접 결합기(409) 및 분배기(417)에 접속되어 결합기의 출력과 분배기의 입력 임피던스가 50ohm으로 유지되도록 동작한다.When the channel unit boards 401 and 401 'are inserted into the backplane 403, the channel unit presence signal 402 in the channel unit board sets the relay power supply terminal L2 on the TIF 407 and the RIF 415 to the ground to relay them. The relay is operated when power is supplied to the relay. As a result, the contact terminal A of the relay is opened from B, and the 50 ohm matching resistor (410, 410 ', 418, 418') connected to the intermediate frequency signal is separated and the intermediate frequency of the channel unit having 50 ohm impedance. The input or output terminal of the signal is directly connected to the combiner 409 and divider 417 to operate such that the output of the combiner and the input impedance of the divider are maintained at 50 ohms.
이렇게 50ohm 임피던스 정합을 이룬 중간주파수 신호는 신호의 감쇄없이 대역통과 송신필터(413)를 거쳐 백플래인(403)에 접속되어 있는 중간주파수 출력 콘넥터 J1(414)을 통해 RF부에 접속되게 된다. 반대로 중간주파수 입력 콘넥터 J5(422)을 통해 RF부로부터 들어온 중간주파수 신호는 대역통과 수신필터(421)를 거쳐 분배기 입력(420)에 전달되고 분배기(417)에서의 각 출력신호는 임피던스 정합에 따라 동일한 신호레벨로 각각의 채널유니트(401,401')에 제공되게 된다.The 50 ohm impedance matched intermediate frequency signal is connected to the RF unit via the intermediate frequency output connector J1 414 connected to the backplane 403 via the bandpass transmission filter 413 without attenuating the signal. On the contrary, the intermediate frequency signal from the RF unit through the intermediate frequency input connector J5 422 is transmitted to the divider input 420 through the band pass receiving filter 421 and each output signal of the divider 417 is matched according to the impedance matching. The same signal level is provided to each of the channel units 401 and 401 '.
따라서 채널유니트 보드의 삽입과 탈장에 따른 결합기와 분배기의 임피던스 정합상태를 자동으로 맞추어줄 수 있게 되어 신호의 감쇄 및 불균형이 발생되지 않게 된다.Therefore, it is possible to automatically match the impedance matching state of the coupler and the divider according to the insertion and dismounting of the channel unit board, so that the signal attenuation and imbalance do not occur.
제5도는 제4도에서 언급한 TIF(507)를 인쇄회로기판 위에 구성한 전면(501)과 후면(502), 그리고 옆면(503)의 부품조립도를 나타낸 것으로, 소형의 리드 릴레이(504), 결합기(505), 그리고 박막형 저항 및 인덕터, 캐패시터들의 부품을 사용하여 인쇄회로기판 양면에 조립하므로써 소형화 하였으며, 아울러 콘넥터 형태의 접속단자(506)를 만들어 백플래인 후면에 간단히 접속시킬 수 있도록 하여 백플래인의 하나의 부품처럼 구성하였다. 마찬가지로 RIF도 같은 방법으로 구성하였다.FIG. 5 is a view illustrating the assembly of parts of the front surface 501, the rear surface 502, and the side surface 503 of the TIF 507 mentioned in FIG. 4 on the printed circuit board. By using the coupler 505 and components of thin film type resistors, inductors, and capacitors, they can be miniaturized by assembling them on both sides of the printed circuit board. Also, a connector type connection terminal 506 can be made to be easily connected to the backplane backside. It is configured as one part of the plane. Similarly, RIF was configured in the same way.
제6(a)도는 DGS-200 백플래인 전후면으로서, 상기의 기법과 방법에 의해 백플래인 인쇄회로기판을 제작하여 한 백플래인에 최대 11개까지의 DGS-200에서 사용하는 각종 보드를 삽입할 수 있도록 하였다. 이중 P1-1, P1-3∼P1-11(602)에 해당하는 임의의 슬롯(slot)에는 채널유니트 보드(605)를 삽입할 수 있도록 되어 있다. 채널유니트 존재신호는 콘넥터 P1-1, P1-3∼P1-11(602)중의 한 단자들로부터 제공되며, P1-1, P2-3∼P2-11콘넥터(603)는 SCU_IF_OUT 신호를 위한 것이며, P5-1, P5-3∼P5-11(604)은 SCU_IF_IN 신호를 위한 것이다. 또한 제6(b)도의 P9(608)과 P10(607)은 각각 TIF와 RIF를 실장하기 위한 부분이며 중간주파수 신호의 방사를 막기 위해 TIF와 RIF가 위치하는 앞뒤면은 차폐하도록 하였다. 이제 하나의 채널유니트 보드(605)를 백플레이 전면(601)의 임의의 위치에 삽입하면 채널유니트의 중간주파수 출력신호는 백플래인 상의 콘넥터 P2-n(n=1,3,…,11)(603)에 접속되고 중간주파수 입력신호는 백플래인상의 콘넥터 P5-n(n=1,3,…,11)(604)에 접속된다. 동시에 채널유니트 보드의 채널유니트 존재신호는P1-n(n=1,3,…,11)(602)에 접속되며 이 신호는 백플래인 인쇄회로기판 트랙을 통해 TIF(607)와 RIF(608)위에 ohm 임피던스를 갖는 중간주파수 출력신호는 TIF(607)의 결합기를 거쳐 다시 백플래인 인쇄회로기판 트랙을 통해 제6(b)도의 IF OUT 콘넥터 J1(609)으로 연결되어 최종적으로 외부 동축케이블(610)을 통해 RF부와 접속되며, 반대로 RF부로부터의 수신신호는 외부 동축케이블(611)을 통해 백플래인상의 IF IN 콘넥터 J5(612)에 접속되어 RIF(608)의 분배기를 거쳐 P5 콘넥터(604)에 접속되어 채널유니트의 중간주파수 입력신호로 제공되게 된다.Figure 6 (a) shows the front and back of the DGS-200 backplane, which is a backplane printed circuit board manufactured by the above techniques and methods, and used in up to 11 DGS-200 boards in one backplane. To be inserted. The channel unit board 605 can be inserted into any slot corresponding to P1-1, P1-3 to P1-11 (602). The channel unit presence signal is provided from one of the connectors P1-1 and P1-3 to P1-11 (602), and the P1-1 and P2-3 to P2-11 connectors 603 are for the SCU_IF_OUT signal. P5-1, P5-3 to P5-11 604 are for the SCU_IF_IN signal. In addition, P9 (608) and P10 (607) of FIG. 6 (b) are parts for mounting TIF and RIF, respectively, and shield the front and rear surfaces where TIF and RIF are located to prevent radiation of intermediate frequency signals. Now, if one channel unit board 605 is inserted at any position on the front surface of the backplay 601, the intermediate frequency output signal of the channel unit is connected to the connector P2-n (n = 1, 3, ..., 11) on the backplane. 603, and the intermediate frequency input signal is connected to the connectors P5-n (n = 1, 3, ..., 11) 604 on the backplane. At the same time, the channel unit presence signal of the channel unit board is connected to P1-n (n = 1, 3, ..., 11) 602, which is connected to the TIF 607 and RIF (608) through the backplane printed circuit board track. The intermediate frequency output signal with ohm impedance is connected to the IF OUT connector J1 (609) of Fig. 6 (b) through the backplane printed circuit board track through the coupler of TIF 607 and finally the external coaxial cable 610 is connected to the RF unit, on the contrary, the received signal from the RF unit is connected to the IF IN connector J5 612 on the backplane via an external coaxial cable 611 and is split through the splitter of the RIF 608 to P5. It is connected to the connector 604 is provided as an intermediate frequency input signal of the channel unit.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 여러 채널유니트를 사용하는 SCPC 시스템과 같은 시스템에서 채널유니트에서부터 RF부까지 접속에 필요한 50ohm 중간주파수용 동축케이블을 시스템 백플래인의 인쇄회로기판위에 트랙으로 구현하므로써 오직 최종적으로 RF부와 접속되는 송수신 두 개의 동축케이블만 필요하도록 하여 기존의 시스템 후면에서의 복잡한 케이블링을 제거할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above is achieved only by implementing a 50 ohm intermediate frequency coaxial cable required for connection from the channel unit to the RF unit as a track on the printed circuit board of the system backplane in a system such as an SCPC system using several channel units. This eliminates the need for complex cabling at the back of the existing system by requiring only two coaxial cables to transmit and receive connected to the RF unit.
또한, 채널유니트의 삽입여부를 자동으로 감지하여 중간주파수 결합기의 입력 및 분배기 출력단자에 임피던스 정합을 위해 연결되어 있는 50ohm 터미네이터를 자동으로 연결 또는 제거하도록 해주므로써 기존의 채널유니트 보드의 삽입과 탈장에 따라 매번 수동으로 50ohm 터미네이터를 접속해야하는 번거러움을 제거하는 효과가 있다.In addition, it automatically detects whether channel unit is inserted and automatically connects or removes 50ohm terminator connected to input and divider output terminal of intermediate frequency combiner for impedance matching. This eliminates the hassle of having to manually connect a 50ohm terminator each time.
더욱이, 중간주파수 공통자치와 같은 결합기/분배기를 소형의 인쇄회로기판 위에 제작하여 백플래인 위에 직접 접속되도록 하여 부피가 크고 또한 여러 동축케이블을 사용함에 따라 외부에 설치하던 기존의 일반적인 방식에서 탈피하므로써 결과적으로 시스템의 소형화, 그리고 백플래인의 간결화를 이룰 수 있는 효과가 있다.Moreover, the coupler / distributor, such as the intermediate frequency common autonomous, is fabricated on a small printed circuit board and directly connected to the backplane, which is bulky and avoids the conventional general method of installing externally by using multiple coaxial cables. As a result, the system can be miniaturized and the backplane can be simplified.
Claims (4)
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