KR0151582B1 - 동축 케이블 시스템의 종단기 및 이의 종단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 전송선로로서 동축 케이블을 사용하는 케이블 텔레비젼(CATV), 폐회로 텔레비젼(CCTV)등과 같은 시스템의 선로에서 사용하지 않는 기기로부터 전파신호의 반사손이 되는 전류를 제한하기 위한 종단기 및 종단방법에 관한 것으로서, 이는 다운 트랜스의 적용에 따른 종단기의 부피가 커진다는 단점과, 수전측 종단에 저항과 콘덴서를 직렬로 연결하여 종단본체에 접지시키는 정전결합(靜電結合)방법에서 임피던스 특성이 맞지 않아 사용주파수에 대한 전압정재파비가 허용 한계치를 벗어 나는 종래방법의 제반적인 문제점을 해소하고자 안출된 것이다.

이에 따른 본 발명은 도체핀의 종단에 저항과 정전용량 컨덴서를 병렬접속하고, 이 저항과 컨덴서와의 병렬결합된 출력측에 전류차단용 컨덴서를 직렬접속하되, 이 컨덴서의 부극성 단자를 접지하여 정전용량의 결합 작용에 의해 임피던스 특성을 개선하도록 하므로서 넓은 주파수 대역에 걸쳐 전압정재파비가 허용한계치에서 벗어나지 않게 되어 항상 우수한 해상도만을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

동축 케이블 시스템의 종단기 및 이의 종단방법

제1도는 본 발명에 의한 종단기의 분리 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 결합된 종단기의 횡 단면도.

제3도는 본 발명 종단기의 임피던스 측정도표.

제4도는 종래 종단기의 임피던스 측정도표.

제5도는 본 발명 및 종래의 종단기 설명을 위한 전압정재파비-반사손실-임피던스 호환표.

* 도면의 주요부분에 대하 부호의 설명

1 : 아답터 2a,2b : 나사부

3 : 절연체 4 : 도체핀

5a,5b : 패킹부재 6 : 차폐캡

7 : 저항소자 8,9 : 컨덴서

본 발명은 고주파 전송선로로서 동축 케이블을 사용하는 케이블 텔레비젼(CATV), 폐회로 텔레비젼(CCTV)등과 같은 시스템의 선로에서 사용하지 않는 기기로부터 전파신호의 반사손이 되는 전류를 제한하도록 하는 동시, 넓은 주파수 대역에 걸쳐 임피던스 특성을 균등하게 하여 전압정재파비가 1에서1.2 범위내로 적절하게 고정 유지되도록 하므로서 항상 우수한 해상도만을 얻을수 있도록 한 종단기(TERMINATOR) 및 이의 종단방법에 관한 것이다.

일반적으로 고주파 전송선로로 동축 케이블을 사용하는 케이블 텔레비젼, 폐회로 텔레비젼 등과 같은 시스템의 전송로에 있어서는 전송파(진행파)에 대한 피더 종단의 임피던스 변화에 의해 반사파가 생성되고, 이는 다시 전송파와 서로 엉켜서 합성파를 형성하게 된다.

이와같이 형성된 합성파의 진폭이 크고 작음에 의하여 전송로에서는 더 이상 진행하지 않는 파동상태, 즉 정재파가 형성된다.

이러한 정재파는 정재파의 최대값(Vmax)과 최소값(Vin)의 비(Vmax/Vin)에 따라 해상도를 결정하는 전압정재파비(VSWR)가 얻어지며, 이의 전압정재파비(VSWR)가 '1'일 때 가장 이상적인 해상도를 얻을 수가 있다.

이에 따른 종래의 종단방법은 임피던스 매칭(임피던스 정합)방법이 잘 알려져 있다. 즉 종래의 임피던스 매칭에 의한 종단방법은 전송측의 임피던스가 높고 수전측의 임피던스가 낮아서 서로 같지 않을 때 중간에 2차측의 권수가 적은 스텝 다운 트랜스를 게재하여 교류 변화에 대한 스텝 다운 트랜스의 인덕턴스 작용으로 입,출력의 피상적인 임피던스를 같도록 하는 방법이다.

그러나 이 방법에 의해서는 스텝 다운 트랜스에 의해 입,출력의 임피던스를 같게하여 전압이나 전류의 반사에 의한 손실을 막을 수는 있으나, 스텝 다운 트랜스의 적용에 따른 종단기의 부피가 커진다는 단점이 있다.

또 다른 종래의 종단방법으로는 수전측 종단에 저항과 콘덴서를 직렬로 연결하여 종단본체에 접지시키는 정전결합(靜電結合)방법이다.

즉 이 방법은 전송측의 교류성 고주파 변화에 따라 소정의 정전용량을 갖는 컨덴서의 저항작용(충방전의 되풀이)과 저항의 저항값에 의해 입,출력의 임피던스를 같도록 하는 방법이다.

그러나 이 방법에 의해서는 전술한 방법의 부피 모순점을 개선할 수는 있으나, 이는 컨덴서 내의 두 대전체를 연결하는 정,부극성 와이어 길이에 따라 각기 다른 고유저항값을 가지게 되어 유도 리액턴스로서 저항작용하게 되고, 또 커패시티가 갖고 있는 허용오차에 따라 용량 리액턴스분(저항분)이 달라져 수전측 임피던스값이 현저하게 감소하게 된다.

즉 이 방법을 기초로 한 종단기에 대하여 미국 윌트론(U.S.A:WILTRON)사에서 제작한 스칼라 측정 시스템인 5409A 네트워크 분석기로 측정한 결과 제4도에 나타낸 측정도와 같이 주파수가 5[MHz]에서 800[MHz]에 이르기 까지 점차 변화된 주파수를 가할 경우 한국통신에서 규약된 사용주파수인 450[MHz]에서 전압정재파비의 허용 한계치인 1.2 이상에서 벗어나 1.239로 나타나고 있음을 알수 있다.

이에 대한 각 주파수대에 따라 전압정재파비(VSWR)의 측정치는 하기의 표와 같다.

이와같은 전압정재파비에 따라 반사손실과 임피던스값은 제5도에 나타낸 호환표와 같이 각기 다른 값으로 변환되어 나타난다.

이에 따라 상기한 방법에 의한 종단기는 사용주파수가 약 5[MHz]에서 350[MHz]내에서만 사용이 가능한 것이고, 그 이상의 주파수대에서는 주파수가 올라 갈수록 전압정재파비(VSWR)가 커져 수전측의 임피던스값이 현저하게 감소하게 되고, 수전측의 임피던스가 감소하는 만큼 그에 대응하게 반사손실이 감소하게 되어 제 기능을 수행할 수 없는 문제점이 야기된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래 종단방법의 제반적인 문제점을 해소하면서 전송시스템측의 적어도 5-800[MHz]의 주파수 대역에 따라 전압정재파비(SWR)가 규정 범위(SWR=1-1.2)에서 벗어나지 않는 그에 적합한 임피던스를 갖도록 한 새로운 형태의 종단방법과, 이 방법의 이용으로 넓은 주파수 대역에 걸쳐 임피던스 특성이 균등하고 전압정재파비가 허용한계치에서 벗어 나지 않는 해상도가 우수한 종단기(TERMINATOR)를 얻도록 함에 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명방법은 도체핀의 종단에 저항과 정전용량 컨덴서를 병렬접속하고, 이 저항과 컨덴서와의 병렬결합된 출력측에 전류차단용 컨덴서를 직렬접속하되, 이 컨덴서의 부극성 단자를 접지하여 정전용량의 결합 작용으로 이루어 짐을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 종단기는 중앙 외주연에 육감면을 형성하고 그 내부로 절연체를 충진한 아답터의 양측으로 나사부를 두되, 각각의 나사부는 시스템의 잭단자 및 차페 캡과 결합되도록 구성하고, 상기 아답터의 내부에 충진된 절연체의 중앙으로 시스템의 전송잭단자와 연결하기 위한 소정길이의 도체핀을 노출시키되, 그 노출된 도체핀을 아답터의 종단까지 연장하여 매입 고정하고, 상기 아답터의 종단까지 연장된 도체핀의 종단에는 저항소자와 컨덴서를 병렬접속하되, 이 저항소자와 컨덴서와의 병렬 결합된 출력단에는 컨덴서의 정극성 단자를 그리고 이의 부극성단자는 아답터에 접속 되도록 구성함을 특징으로 한다

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 제1도는 본 발명에 의한 종단기의 분리 사시도이고, 제2도는 본 발명의 종단기를 결합한 횡 단면도를 보여주고 있다.

이 실시예에서 아답터(1)는 그 중앙 외주연에 육각면을 형성하고, 이 육각면 양측으로 도시 생략된 시스템의 잭단자와, 그리고 차폐 캡(6)과 결합하기 위한 나사부(2a)(2b)를 형성한다.

이때 도시 생략된 시스템의 잭단자와 결합하기 위한 나사부(2a)는 미리나산 또는 인치나사산으로 형성하고, 이 나사부(2a)(2b)의 각각에는 패킹부재(5a)(5b)가 구비된다.

이 패킹부재(5a)(5b)에 의해서 아답터(1)와 시스템, 그리고 아답터(1)와 차폐캡(6)간에 시스템 내,외부로부터 유입,출 전파를 완벽하게 차단하여 결합 상호간에 긴밀한 기밀을 유지하도록 한다.

그리고 상기 아답터(1)의 내부에는 아답터(1)와 전기적으로 절연하기 위한 절연체(3)가 충진되며, 이의 충진 방법은 아답터(1) 내부에 액상태의 절연물질을 넣고 일정시간이 경과한 후에 고형화되게 하여서 이루어 진다.

이 절연체(3)는 양측이 개구된 아답터(1)의 양단부에 이의 내경보다 약간 작은 내경을 갖도록 한 단턱에 의해 고형화된 상태에서 빠지지 않도록 배려되어 있다.

또한 상기 아답터(1)의 내부에 충진된 절연체(3)의 중앙에는 제2도의 단면도에서 보는 바와같이 도시 생략된 시스템의 전송잭에서 아답터(1)를 끼우고 빼는 것이 가능하게 소정길이의 도체핀(4)을 노출시키되, 그 도체핀(4)의 타단은 아답터(1)의 종단까지 충진된 절연체(3)에 약간 노출되도록 연장하여 매입 고정한다.

이때 도체핀(4)을 절연체(3)에 매입고정하기 위한 시기는 절연물질이 고형화되기 전의 액상태에서 매입하며, 이것의 고형화에 의해 도체핀(4)은 아답터(1)와 전기적으로 절연된 상태로서 고정유지된다.

또한 노출된 반대측의 도체핀(4) 종단에는 저항소자(7)와 컨덴서(8)를 병렬로 접속하고, 이 저항소자(7)와 컨덴서(8)의 출력단에는 전류차단용 컨덴서(9)의 정극 성단자(9a)를 그리고 이 컨덴서(9)의 부극성단자(9b)는 아답터(1)에 접지시킨다.

또한 상기한 아답터(1)의 나사부(2b)에는 도체핀(4) 종단에 병렬로 접속한 저항소자(7) 및 컨덴서(8)와, 이들의 출력단과 직렬로 접속한 컨덴서(9)의 보호와 이들 접속체로부터 발산되는 전파를 차폐시키기 위한 원통형의 차폐 캡(6)을 결합하고, 이 차폐 캡(6)은 필요에 따라 아답터(1)에서 분리가 가능하도록 구성되어 있다.

상기에서 저항소자(7)의 저항값은 75[Ω]이며, 이 저항소자(7)와 병렬접속되는 컨덴서(8)의 용량은 적어도 0.1[PF] ∼2[PF]의 값을 가지고 있다.

이 컨덴서(8)는 저항(7)과 병렬로 접속시킴으로써 도체핀(4)에 흐르는 고주파 흐름을 용량리엑턴스로서 저항작용토록 한다.

이때 병렬조합의 저항(7)에 흐르는 전류는 I=V / R이고 컨덴서(8)에 흐르는 전류는 I= jwCV으로서, 여기서 w는 주파수이다.

이에 따른 임피던스(Z)는

여기서 Xc는 전류의 실효치에서 용량 리액턴스를 나타내며, 이를 실효치로 표시하면,

그리고 상기 저항(7)과 전류차단용 컨덴서(9)와의 직렬회로에 의한 임피던스(Z)는

따라서 위 공식에 의해 임피던스의 실수부는 저항(7)이고, 허수부는 컨덴서(9)의 용량 리액턴스(Xc)로서 임피던스가 매칭되도록 작용하여 전송측의 임피던스와 종단측의 임피던스가 서로 같게 된다.

이에따라 저항소자(7)와 컨덴서(8)간의 병렬 접속에 의한 합성 임피던스값은 적어도 75[Ω]∼62.5[Ω] 범위내에서 변화되며, 이에 의한 전압정재파비(VSWR)는 적어도 1 ∼1.2 내에서 유지된다.

상기한 수치의 구체적인 뒷받침은 제3도에 도시된 측정도에 의해 확보된다.

이 측정도는 종래 측정방법의 주파수 범위 (5[MHz] - 800[MHz])와 동일한 조건으로 미국 윌트론(U.S.A : WILTRON)사에서 제작한 스칼라 측정 시스템인 5409A 네트워크 분석기로 측정한 것이며, 본 발명 종단기에 적용된 컨덴서(8)는 1[PF]이다.

이 측정도를 살펴보면, 저항소자(7)와 컨덴서(8)간의 병렬 접속에 의해 5[MHz] - 800[MHz]의 넓은 주파수 대역에 걸쳐 전압정재파비(VSWR)가 1-1.2 범위 내에서 나타나고 있음을 알 수 있다.

이에 대한 각 주파수대에 따라 전압정재파비(VSWR)의 측정치는 하기의 표와 같다.

따라서 상기한 표에서 보는 바와같이 전압정재파비(VSWR)에 따른 반사손실과 임피던스값은 제5도의 호환표와 같이 각각 다르게 나타나도 넓은 주파수 대역에 걸쳐 전압정재파비(VSWR)가 1-1.2 범위내에서는 반사손실과 임피던스의 변화가 적음을 알 수가 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 도체핀의 종단에 저항과 정전용량 컨덴서를 병렬접속하고, 이 저항과 컨덴서와의 병렬결합된 출력측에 전류차단용 컨덴서의 직렬접속을 통해 이 컨덴서의 부극성 단자를 접지하도록 한 종단방법에 의해 넓은 주파수 대역에 걸쳐 임피던스 특성을 균등하게 하므로서 전압정재파비가 허용한계치에서 벗어나지 않게 되어 항상 우수한 해상도만을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 도체핀의 종단에 저항과 정전용량 컨덴서를 병렬접속하고, 이 저항과 컨덴서와의 병렬결합된 출력측에 전류차단용 컨덴서를 직렬접속하되, 이 컨덴서의 부극성 단자를 접지하여 정전용량의 결합 작용으로 이루어 짐을 특징으로 하는 동축 케이블 시스템의 종단방법.
2. 중앙 외주연에 육간면을 형성하고 그 내부로 절연체(3)를 충진한 아답터(1)의 양측으로 나사부(2a)(2b)를 두되, 각각의 나사부(2a)(2b)는 시스템의 잭단자 및 차폐 캡(6)과 결합되도록 구성하고, 상기 아답터(1)의 내부에 충진된 절연체(3)의 중앙으로 시스템의 전송잭단자와 연결하기 위한 소정길이의 도체핀(4)을 노촐시키되, 그 노출된 도체핀(4)을 아답터(1)의 종단까지 연장하여 매입 고정하고, 상기 아답터(1)의 종단까지 연장된 도체핀(4)의 종단에는 저항소자(7)와 컨덴서(8)를 병렬접속하되, 이 저항소자(7)와 컨덴서(8)와의 병렬 결합된 출격단에는 컨덴서(9)의 정극성 단자(9a)를 그리고 이의 부극성단자(9b)는 아답터(1)에 접속 되도록 구성함을 특징으로 동축 케이블 시스템의 종단기.
3. 제2항에 있어서, 아답터(1)에는 시스템의 잭단자 및 차폐 캡(6)과 결합된 상태에서 결합 상호간에 기밀을 유지하는 패킹부재(5a)(5b)가 구비됨을 특징으로 하는 동축 케이블 시스템의 종단기.
4. 제2항에 있어서, 저항소자(7)의 저항값은 75[Ω]임을 특징으로 하는 동축 케이블 시스템의 종단기.
5. 제2항에 있어서, 저항소자(7)와 병렬접속되는 컨덴서(8)의 용량은 적어도 0.1[PF]∼2[PF]임을 특징으로 하는 동축 케이블 시스템의 종단기.
6. 제2항 또는 제5항에 있어서, 저항소자(7)와 컨덴서(8)간의 병렬 접속에 의한 전압정재파비(VSWR)가 적어도 1∼1.2내에서 유지되도록 합성 임피던스값을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 동축 케이블 시스템의 종단기.