KR100766183B1 - 수직 편파용 누설동축케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수직 편파용 누설동축케이블은, 케이블의 중심에 구비되는 내부 도체; 상기 내부 도체의 외부를 둘러싸는 유전체; 및 상기 유전체의 외부를 둘러싸는, 상기 유전체를 노출시키는 방사슬롯이 케이블 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성된 외부 도체;를 포함하고, 상기 외부 도체에 형성된 모든 방사슬롯은,상기 내부 도체의 축에 대하여 비대칭을 이루도록 상기 내부 도체와 교차하는 방향으로 번갈아 꺾인 구조를 가진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 다양한 방사슬롯군의 형성이 가능하며, 이에 따라 주파수 대역폭을 확장시킬 수 있는 장점이 있다.

수직 편파, 누설동축케이블, 방사슬롯, 주파수 대역폭

Description

수직 편파용 누설동축케이블{Radiating mode leaky coaxial cable producin g vertically polarized wave}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 편파용 누설동축케이블의 내부 구성을 도시하는 사시도.

도 2는 도 1의 변형예를 도시하는 사시도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 편파용 누설동축케이블의 내부 구성을 도시하는 사시도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100: 내부 도체 101: 유전체

102: 외부 도체 103: 외피

106,106',107,107': 방사슬롯

본 발명은 수직 편파용 누설동축케이블(Leaky Coaxial Cable; LCX)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 편파의 전계를 방사할 수 있도록 방사슬롯(Radiation slot)의 구조가 개선된 수직 편파용 누설동축케이블에 관한 것이다.

일반적으로 터널이나 지하철은 지상에 비해 전파손실이 현저히 크므로 안테나의 사용에 제약을 많이 받는데, 그 대안으로 현재 널리 사용되고 있는 것이 누설동축케이블을 이용한 중계시스템이다.

누설동축케이블은 길이방향을 따라 구비된 복수의 방사슬롯을 통해 전파의 방사가 이루어지도록 한 케이블로서, 방사슬롯의 주기나 형태를 조절하여 자유롭게 특성주파수를 설계할 수 있고, 어떠한 형태의 전파 음영지역이라도 포설이 용이하므로 지하, 터널 등 전파손실이 큰 지역에 유용하게 사용되고 있다.

누설동축케이블 중 수직 편파의 전계를 방사할 수 있는 수직 편파용 누설동축케이블과 관련된 기술로는 미국특허 제5,809,429호, 일본공개특허 제2003-273641호 등을 통해 개시된 기술을 들 수 있다.

그러나, 미국특허 제5,809,429호에 개시된 누설동축케이블은 광대역화를 위한 다양한 방사슬롯 군(Group)의 형성이 곤란한 취약점이 있으며, 일본공개특허 제2003-273641호의 경우 수평 편파 성분도 함께 방사되는 단점이 있어 그에 대한 대책이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 수직 편파 의 전계 방사가 가능하도록 케이블의 내부 도체에 대하여 수직한 방향으로 비대칭을 이루되, 슬롯 군의 형성이 용이한 방사슬롯 구조를 가진 수평 편파용 누설동축케이블을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수직 편파용 누설동축케이블은, 케이블의 중심에 구비되는 내부 도체; 상기 내부 도체의 외부를 둘러싸는 유전체; 및 상기 유전체의 외부를 둘러싸는, 상기 유전체를 노출시키는 방사슬롯이 케이블 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성된 외부 도체;를 포함하고, 상기 외부 도체에 형성된 모든 방사슬롯은, 상기 내부 도체의 축에 대하여 비대칭을 이루도록 상기 내부 도체와 교차하는 방향으로 번갈아 꺾인 구조를 가진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 방사슬롯은 케이블의 길이방향으로 눕혀진 'ㄹ'자 혹은 그 반전 형상으로 구성될 수 있다.

부가적으로, 외부 도체에는 케이블의 길이방향으로 눕혀진 'ㄷ'자 혹은 그 반전 형상을 갖는 방사슬롯이 더 구비될 수 있다.

본 발명에 있어서 외부도체에는, 서로 다른 형태를 갖는 방사슬롯들이 포함된 방사슬롯의 군이 구비되고, 상기 방사슬롯의 군이 케이블 길이방향을 따라 반복적으로 형성될 수 있다.

상기 외부 도체는 외피에 의해 피복되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거 나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 편파용 누설동축케이블의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 편파용 누설동축케이블은 케이블의 중심에 구비되는 내부 도체(100)와, 내부 도체(100)의 외부를 둘러싸는 유전체(101)와, 유전체(101)의 외부를 둘러싸는 외부 도체(102)를 포함하고, 케이블의 길이방향을 따라 번갈아 가면서 꺽인 구조로 외부 도체(102)에 형성된 방사슬롯(106)을 구비한다.

내부 도체(100)는 급전선으로부터 RF 신호를 입력받아 전파를 방사하는 도체로서, 예컨대 알루미늄선이나 동선, 동관 등의 형태로 구성된다.

유전체(101)는 예컨대 발포 플라스틱 등과 같은 유전물질로 구성되어 내부 도체(100)와 외부 도체(102) 사이에 개재된다.

외부 도체(102)는 라미네이트형 알루미늄 테이프나 동관 등의 형태로 구성되며, 그 내부의 유전체(101)를 노출시키는 방사슬롯(106)이 케이블 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성된다. 여기서, 방사슬롯(106)은, 내부 도체(100)의 종축에 대하여 비대칭을 이루도록 내부 도체(100)와 교차하는 방향으로 번갈아 가면서 꺾인 구조를 가진다.

즉, 방사슬롯(106)은 외부 도체(102)의 한쪽 가장자리 방향으로 꺾인 성분(104)과, 그로부터 연장되되 다른 쪽 가장자리 방향으로 꺾인 성분(105)으로 구성되며, 그 꺾임 횟수는 도면에 도시된 것에 한정되지 않고 얼마든지 확장 가능하다.

이러한 구조에 따르면, 방사슬롯(106)을 통해 수직 편파의 전계를 외부로 방사하는 것이 가능하며, 이웃하는 방사슬롯(106) 간에도 비대칭의 슬롯 패턴이 제공되므로 슬롯 군의 형성이 용이하다.

외부 도체(102)는 부식 등의 방지를 위해 플라스틱 등의 재질로 이루어진 외피(103)에 의해 피복되는 것이 바람직하다.

바람직하게, 방사슬롯(106)은 케이블의 길이방향으로 눕혀진 'ㄹ'자 혹은 그 반전 형상(도 2의 106' 참조)으로 구성된다.

방사슬롯(106)은 외부 도체(102)를 따라 다양한 조합 패턴으로 분포될 수 있다. 즉, 본 발명의 수직 편파형 누설동축케이블은 도 2에 도시된 바와 같이 방사슬롯(106)과 그에 대하여 반전된 형상을 갖는 방사슬롯(106')이 조합된 형태로 제공될 수 있다.

다른 예로서, 수직 편파형 누설동축케이블은 도 3에 도시된 바와 같이 케이블의 길이방향으로 눕혀진 'ㄷ'자형 방사슬롯(107)과 그에 대하여 반전된 형상을 갖는 방사슬롯(107')을 더 구비한 구조로 제공될 수도 있다.

슬롯 형성 구조의 다른 예로서, 외부도체에는 전술한 꺽임 구조를 만족하되 서로 다른 형태를 갖는 방사슬롯이 두 개 이상 포함된 방사슬롯 군(Group)이 구비되고, 이 방사슬롯 군이 케이블 길이방향을 따라 반복적으로 형성될 수 있다.

상기 방사슬롯 군에 포함된 서로 다른 형태의 방사슬롯의 수(n)와 주파수 대역폭(Bandwidth; BW) 간의 관계는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, f ₁은 아래의 수학식 2와 같이 표현되며, c는 광속, P는 슬롯 피치, ε _r 은 상대유전율(Relative permittivity)을 나타낸다.

상기 수학식 1을 참조하면, 방사슬롯 군 내에 단일 형태의 방사슬롯만 존재할 경우(n = 1), BW의 범위는 f ₁과 2f ₁ 사이가 되고, 이에 따라 f _min: f _max = 1 : 2가 되어 주파수 대역폭(BW)이 2배 만큼 확장됨을 알 수 있다.

방사슬롯 군 내에 2가지 형태의 방사슬롯이 존재할 경우에는(n = 2), BW의 범위는 f ₁/2과 3f ₁/2 사이가 되고, 이에 따라 f _min: f _max = 1 : 3이 되어 주파수 대역폭(BW)이 3배 만큼 확장된다.

또한, 방사슬롯 군 내에 4가지 형태의 방사슬롯이 존재할 경우에는(n = 4), BW의 범위는 f ₁/4과 5f ₁/4 사이가 되고, 이에 따라 f _min: f _max = 1 : 5가 되어 주파수 대역폭(BW)이 5배 만큼 확장된다.

본 발명에 따른 수직 편파용 누설동축케이블은 외부 도체(102) 상에서 번갈아 꺾인 구조의 방사슬롯(106)이 구비되며, 그 방사슬롯(106)의 구조상 다양한 형태의 조합이 가능하므로 슬롯 군의 형성이 용이하여 광대역의 수직 편파 특성을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 수직 편파용 누설동축케이블은 내부 도체(100)에 대하여 RF 신호가 공급되었을 때 케이블 외부로 방사슬롯 군에 상응하는 수평 편파의 전계를 누설모드로 방사한다. 즉, 내부 도체(100)에서 발생한 전계는 외부 도체(102)에 마련된 꺾임 구조의 방사슬롯(106)을 통과하면서 편파되어 수직 편파의 전계가 외피(103)를 투과하여 외부로 방사된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면 수직 편파의 발생을 위한 비대칭 슬롯 구조의 형성이 용이하므로 다양한 슬롯 군을 형성할 수 있고, 주파수 대역폭의 확장이 용이한 장점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 누설동축케이블은 지하나 터널 등의 전파 음영지역에 설치되어 수직 편파를 필요로 하는 이동통신이나 데이터 통신용 안테나로 유용하게 적용 가능하다.

Claims (5)

1. 케이블의 중심에 구비되는 내부 도체;

   상기 내부 도체의 외부를 둘러싸는 유전체; 및

   상기 유전체의 외부를 둘러싸는, 상기 유전체를 노출시키는 방사슬롯이 케이블 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성된 외부 도체;를 포함하고,

   상기 외부 도체에 형성된 모든 방사슬롯은, 상기 내부 도체의 축에 대하여 비대칭을 이루도록 상기 내부 도체와 교차하는 방향으로 번갈아 꺾인 구조를 가진 것을 특징으로 하는 수직 편파용 누설동축케이블.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방사슬롯이 케이블의 길이방향으로 눕혀진 'ㄹ'자 혹은 그 반전 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수직 편파용 누설동축케이블.
3. 제2항에 있어서,

   케이블의 길이방향으로 눕혀진 'ㄷ'자 혹은 그 반전 형상을 갖는 방사슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 편파용 누설동축케이블.
4. 제1항에 있어서,

   서로 다른 형태를 갖는 방사슬롯들이 포함된 방사슬롯의 군을 구비하고, 상 기 방사슬롯의 군이 케이블 길이방향을 따라 반복적으로 형성된 것을 특징으로 하는 수직 편파용 누설동축케이블.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 외부 도체를 피복하는 외피;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 편파용 누설동축케이블.

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