KR100834608B1 - 수평편파 특성의 광대역 누설동축케이블 - Google Patents

수평편파 특성의 광대역 누설동축케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수평편파 특성의 광대역 누설동축케이블은, 방사슬롯이 길이 방향에 따라 일정한 주기(P)로 배치되되, 주기 내에서 주기 시작점에 배치되어 1차 방사 모드를 방사하기 위한 방사슬롯; 주기 내에서 상기 주 방사슬롯으로부터 P/4 위치에 배치되어 2차 방사 모드를 제거하기 위한 방사슬롯;을 포함하며, m차 방사 모드(m=3,4,...)를 제거하기 위한 추가 방사슬롯이 특정 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 전파 수신감도가 없거나 약한 터널 및 지하철, 건물 내의 지하와 같은 지역에서 높은 대역폭이 필요한 무선랜(Wireless LAN)과 디지털 멀티미디어 브로드캐스팅(DMB) 등의 서비스에 주파수 확장의 용이함을 제공하는 데 목적이 있다. 본 발명에 의하면, 상기 동축케이블은 배열계수(Array Factor)를 이용하여 지향성을 높이며, 외부도체의 직사각형 방사슬롯을 통해 단일 방사 모드(radiated mode)로 전파를 노출하고, 상기 방사슬롯의 배치를 통해서 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 확대한다.
방사슬롯, 누설동축케이블, 수평편파, 단일 방사 모드, 주파수비, 배열계수

Description

수평편파 특성의 광대역 누설동축케이블 {Broadband Leaky coaxial cable with horizontal polarization}
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 방사 모드에서 방사각도를 보여주는 도면이다.
도 2는 기본 주기(P)에 2개의 방사슬롯을 보유한 종래의 수평편파 누설동축케이블을 나타내는 도면이다.
도 3은 z축상에 수평으로 놓인 두 개의 미소 다이폴(infinitesimal dipole)로 구성된 배열안테나를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3를 원계 근사화 조건(Far-field observation)으로 나타낸 도면이다.
도 5는 수학식 9의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수평편파 특성의 광대역 누설동축케이블의 구성을 보여주는 도면이다.
도 7는 수학식 11의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 수학식 12의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프이다.
도 9은 수학식 13의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
600 : 누설동축케이블
610 : 주 방사슬롯
630 : 추가 방사슬롯
본 발명은 수평편파 특성의 누설동축케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직사각형 방사슬롯의 배치 구조를 개선하여 단일 방사 모드(radiated mode)에서의 방사 주파수비를 넓히는 수평편파 특성의 누설동축케이블에 관한 것이다.
일반적으로, 터널, 지하 주차장 등 RF 신호를 송수신할 수 없는 장소에서는 전송라인과 안테나를 동시에 수행하는 역할로써 누설동축케이블이 사용된다. 이러한 누설동축케이블은 길이 방향을 따라 구비된 방사슬롯을 통하여 전파의 방사가 이루어지도록 되어 있는데, 상기 방사슬롯에서 전자파의 전파 모드와 방사각도는 수학식 1과 2에 의해서 예측 가능하다.
Figure 112007038411592-pat00001
C : 진공중인 빛의 속도
P : 방사슬롯의 주기
ε : 내부 유전체의 유전율
Figure 112007038411592-pat00002
λ : 진공중인 빛의 속도
P : 방사슬롯의 주기
ε : 내부 유전체의 유전율
n : 음의 정수
누설동축케이블에 전파되는 전자파의 주파수가 수학식 1의 기준 주파수(f1)보다 작으며 결합 모드(coupled mode)가 되어 전자파는 케이블의 축 방향으로 전파된다. 한편, 전자파의 주파수가 기준 주파수(f1)보다 크면 방사 모드가 되어 전자파는 수학식 2에서의 θn방향으로 전파되어 나간다.
그런데 상기 두 가지 모드에서 결합 모드는 전자파가 축 방향으로 나아가기 때문에 수신자에게 전파가 많이 발생되지 않는 문제점이 있으며, 이에 반해 방사 모드는 주기적인 방사슬롯이 케이블 축에 대해 특정 각도(θn)를 가진 전자파를 방사하기 때문에 결합 모드에 비하여 수신자에게 전자파를 많이 전달시킬 뿐만 아니라 수신강도를 크게 유지시켜 준다.
도 1은 방사 모드에서 방사각도를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 누설동축케이블에서 전자파의 주파수가 방사 모드일 때, 방사각도 θn방향으로 전자파가 방사되는 것을 보여준다.
한편, 이러한 방사 모드도 단일 방사 모드와 다중 방사 모드로 구분된다. 다중 방사 모드는 여러 각도의 전자파가 서로 간섭을 일으켜 수신감도의 변동이 심한데 비하여, 단일 방사 모드는 전자파가 특정 각도로 보강 간섭되어 나가기 때문에 수신감도의 변동이 적다. 따라서 상기 누설동축케이블에 있어서 단일 방사 모드 영역을 사용주파수 영역으로 설계하는 게 바람직하다.
예를 들어, 직사각형 모양의 방사슬롯을 주기당 1개 가지는 누설동축케이블에서 주파수 방사 모드는 표 1과 같이 예측할 수 있다. 여기서 직사각형 방사슬롯은 크기와 모양에 있어 동일하며, 직사각형 방사슬롯의 특성상 케이블 축과 평행한 수평편파만이 누설동축케이블에 존재하게 된다.
주파수 방사 모드
f < f1 결합 모드(coupled mode) 방사
f1<f<2f1 단일 방사 모드(radiated mode) 방사 (θ-1의 기울기를 가진 파가 하나 존재)
2f1<f<3f1 다중 방사 모드(radiated mode) 방사 (θ-1, θ-2의 기울기를 가진 파가 존재)
3f1<f<4f1 다중 방사 모드(radiated mode) 방사 (θ-1, θ-2,θ-3의 기울기를 가진 파가 존재)
... ...
상기 표 1에서 단일 방사 모드가 되는 주파수 영역은 f1과 2f1 사이이며 주파수 상한과 하한의 비를 단일 방사 모드의 방사 주파수비라고 하면 단일 방사 모드에서 방사 주파수비는 2배가 된다. 따라서 주기당 방사슬롯이 1개인 누설동축케이블의 단일 방사 모드의 방사 주파수비는 2배가 된다. 한편, 표 1에서의 다중 방사 모드에 있어서 2차 모드(θ-2)를 제거하게 되면 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 3배로 넓히는 게 가능하다. 부연하면, 표 1에서 2f1이 감쇄된다면 누설동축케이블의 단일 방사 모드의 주파수 영역이 f1<f<3f1가 되어 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 3배가 된다. 이를 위해 최근에는 누설동축케이블에서 2차 모드(θ-2)을 제거할 수 있도록 방사슬롯을 1개 추가하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 3배로 확대하고 있다.
도 2는 기본 주기(P)에 2개의 방사슬롯을 보유한 종래의 수평편파 누설동축케이블을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 주기(P)의 시작점에 주 방사슬롯이 배치되고 주 방사슬롯으로부터 P/4거리에 추가 방사슬롯이 배치된다. 이 추가 방사슬롯(P/4)으로 인하여 2차 모드가 감쇄되어 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 3배가 된다.
이러한 기본 주기에 2개의 방사슬롯을 배치한 종래의 누설동축케이블에서 상기 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 3배가 되는 원리의 이해를 위해 우선 배열 안테나의 배열계수(Array Factor)를 설명하기로 한다.
도 3은 z축상에 수평으로 놓인 두 개의 미소 다이폴(infinitesimal dipole)로 구성된 배열 안테나를 보여주는 도면으로, 이 도면을 참조하면 배열 안테나가 가지는 전체 방사계(Et)를 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
Figure 112007038411592-pat00003
n : 고유 임피던스
k : 진공중인 파수(wave number)
I0 : 미소 다이폴의 전류
l : 미소 다이폴의 크기
β: 두 소자간의 급전 위상차
도 4는 도 3를 원계 근사화 조건(Far-field observation)으로 나타낸 도면으로, 도 4를 참조하면 수학식 3의 θn와 rn은 원계 근사화 조건에 의해 수학식 4로 표현된다.
Figure 112007038411592-pat00004
Figure 112007038411592-pat00005
Figure 112007038411592-pat00006
Figure 112007038411592-pat00007
또한, 수학식 4를 수학식 3에 적용하면 안테나 배열의 전체 방사계(Et)는 수학식 5와 같이 원점에 있는 단일 소자의 방사계에 배열계수(AF)를 곱한 것이 된다.
Figure 112007038411592-pat00008
위 수학식 5에서 N개의 미소 다이폴 안테나가 균일한 주기로 배열되어 있다면 배열계수(AF)는 아래의 수학식 6과 같다.
Figure 112007038411592-pat00009
Figure 112007038411592-pat00010
그런데 수평편파를 방사하는 직사각형 방사슬롯이 미소 다이폴 안테나라 하 고, 이 방사슬롯을 포함한 누설동축케이블을 배열 안테나라 보면 수학식 6에서의 β는 누설동축케이블의 방사슬롯 사이의 위상차로 수학식 7과 같이 일정하게 주어진다.
Figure 112007038411592-pat00011
P: 기본주기
kg: 동축케이블의 내부의 파수(wave number)
한편, 추가 방사슬롯 1개(P/4)를 포함하여 주기당 2개의 방사슬롯이 배치된 누설동축케이블의 배열계수(AF)는 아래의 수학식 8과 같다.
Figure 112007038411592-pat00012
Figure 112007038411592-pat00013
P : 기본 주기
k : 진공중인 파수
kg: 동축케이블 내부 파수
θ: 방사각도
λ: 파장
상기 수학식 8에서 배열계수(AF)가 0이 되면 상쇄간섭에 의해 전자파 방사가 일어나지 않게 되어 누설동축케이블의 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 확대된다. 따라서 배열계수(AF)가 0이 될 수 있도록 cos(π/2)=0을 이용하여 수학식 8에서 수학식 9를 도출할 수 있다.
Figure 112007038411592-pat00014
Figure 112007038411592-pat00015
여기서 m의 해는 -1,-3,-4,-5,-7,-8,-9,...가 된다.
도 5는 수학식 9의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프로써, 도시된 바와 같이 θH,-2가 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 이것은 수학식 9에서 m의 해가 -2인 경우에 배열계수(AF)가 0되므로, 2차 모드가 감쇄되었다는 것을 나타낸다. 즉, 표 1에서 θ-2의 기울기를 가진 주파수가 도 2에서 추가적인 방사슬롯으로 인해 감쇄하여, 단일 방사 모드의 주파수의 범위가 f1<f<3f1로 확대되고 방사 주파수비는 3배로 증가하는 것이다.
상술한 바와 같이 종래의 수평편파 특성의 누설동축케이블은 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 3배로 확대하였다. 하지만 최근 전파 음영지역에서의 DMB, Wireless LAN, WCDMA, WiBro 등의 이동 통신서비스를 제공하기 위해 단일 방사 모 드에서 보다 높은 방사 주파수비가 요구되고 있다. 이런 이유로, 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 높이는 디자인은 업체 및 연구소에서 꾸준히 진행되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 4배 이상 넓이는 게 가능한 수평편파 특징의 광대역 누설동축케이블을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 방사슬롯이 길이 방향에 따라 일정한 주기(P)로 배치되되, 주기 내에서 주기 시작점에 배치되어 1차 방사 모드를 방사하기 위한 방사슬롯; 주기 내에서 상기 주 방사슬롯으로부터 P/4 위치에 배치되어 2차 방사 모드를 제거하기 위한 방사슬롯;을 포함하는 누설동축케이블로써, m차 방사 모드(m=3,4,...)를 제거하기 위한 추가 방사슬롯이 아래 수학식에 의해 결정되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
(수학식)
추가적인방사슬롯위치 = 기존방사슬롯위치 + P/2m
바람직하게, 상기 방사슬롯은 모양과 크기가 같은 직사각형 형태인 것을 특 징으로 한다.
또한, 바람직하게, 상기 수학식에 의해 배치된 추가적인 방사슬롯의 위치는 일정한 간격으로 이동할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 수평편파 특징의 누설동축케이블에 따르면, 주기당 특정하게 배치된 방사슬롯이 각 모드 감쇄시켜 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 4배 이상으로 확대 가능하게 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 표에 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면과 표, 그리고 수학식을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수평편파 특성의 광대역 누설동축케이블의 구성을 보여주는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 누설동축케이블(600)은 기본 주기에 직사각형의 주 방사슬롯(610) 이외에 추가 방사슬롯(630)이 특정 위치로 2개 이상 배치된다. 즉, 주기당 방사슬롯 개수가 3개 이상이 된다. 상기 추가 방사슬롯(630)은 방사 모드를 감쇄하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 확대한다. 이러한 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 확대하는 방사슬롯의 위치 설계에 있어서, 일실시예는 표 2와 같다.
디자인 예 단일 방사 모드(radiated mode) 방사 주파수 추가적인 방사슬롯의 위치(*P) 주기당 방사슬롯의 수
선행기술 f1<f<3f1 1/4 2
본 발명 f1<f<4f1 (2, 3 ,5)/12 4
f1<f<5f1 (3, 4 , 6 ,7,9, 10 ,13) /24 8
f1<f<5f1 ( 4 , 6 ,9, 10 ,13,15,19)/24
f1<f<7f1 (12, 15 , 20 ,27, 30 ,32, 35 ,42, 45 , 47, 50 ,57,62, 65 ,77)/120 16
f1<f<7f1 ( 15 , 20 , 30 , 35 ,36, 45 , 50 ,51, 56, 65 ,66,71,81,86,101)/120
f1<f<7f1 (12, 20 , 30 ,32,42, 45 , 50 ,57,62, 65 , 75 ,77,87, 95 ,107)/120
f1<f<7f1 (11, 20 , 30 ,36, 45 , 50 ,56, 65 ,66, 75 ,81,86, 95 ,101,111)/120
표 2는 주 방사슬롯(610) 이외에 추가적인 방사슬롯(630)의 위치에 따른 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 보여주고 있다. 상기의 추가적인 방사슬롯 위치는 기존의 방사슬롯 위치를 참조함으로써 얻어지는데, 그 계산 값은 수학식 10과 같다.
Figure 112007038411592-pat00016
m : 감쇄하기 위한 m차 모드
P : 기본 주기
여기서 기존의 방사슬롯의 위치는 그대로 적용되어 배치되고 수학식 10에 의하여 구하여진 위치에 추가적인 방사슬롯이 배치된다. 예를 들면, 2차 모드를 감쇄하는 방사슬롯의 배치를 가진 누설동축케이블은 3차 모드를 감쇄하기 위하여 기존의 2차 모드를 감쇄한 방사슬롯의 위치에서 3차 모드의 감쇄에 필요한 방사슬롯을 추가로 배치한다. 그러므로 기존의 방사슬롯과 추가된 방사슬롯의 배치를 통하여 2,3차 모드를 동시에 감쇄한다.
수학식 10에서, 2,3차 모드가 감쇄되어 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 4배(f1<f<4f1)로 확대되는 데 필요한 추가적인 방사슬롯의 위치를 계산하는 과정은 다음과 같다.
먼저 기존의 2차 모드를 감쇄하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 3배 확대(f1<f<3f1)한 누설동축케이블에 배치된 방사슬롯의 위치는 (0,P/4)이다. 여기서 '0'은 주기 시작점에 위치하여 1차 방사모드의 전자파를 방사하는 주 방사슬롯의 위치이고, P/4는 2차 모드의 감쇄를 위한 추가 방사슬롯의 위치이다. 따라서 3차 모드의 감쇄를 위하여 추가적인 방사슬롯의 배치가 필요하게 된다. 그러므로 수학식 10에서의 m은 3이 된다.
이렇게 기존 방사슬롯 위치가 (0,P/4)이고 m이 3인 경우에 추가적인 방사슬롯 위치를 수학식 10에 의해 구하면 아래와 같다.
Figure 112007038411592-pat00017
앞에서 설명한 바와 같이 기존의 방사슬롯은 그대로 적용되고 추가적인 방사슬롯이 더해져서 배치되므로, 2,3차 모드를 감쇄하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 4배로 확대(f1<f<4f1)하는 추가 방사슬롯이 배치되는 위치는 (1/4)P에 (2,5)P/12가 추가되어 (2,3,5)P/12가 된다. 또한, 이러한 추가적인 방사슬롯의 위치 결정은 방사슬롯이 주기당 8개 이상인 누설동축케이블에 있어서도 같다.
한편, 표 2에서 각 밑줄 친 숫자는 추가 방사슬롯의 계산에 있어서 기존의 방사슬롯의 위치를 표현한 것이다. 예를 들면, 주기당 방사슬롯을 4개로 하여 단일방사 모드의 방사 주파수비를 4배(f1<f<4f1)로 확대한 방사슬롯((2,3,5)P/12)의 배치에 있어서, 밑줄친 (3/12)P은 2차 모드를 감쇄시킨 기존 방사슬롯의 위치인 (1/4)P를 참조한 표시이다. 마찬가지로 2,3,4차 모드를 감쇄시키기 위해 주기당 8개의 방사슬롯을 배치한 경우의 추가 방사슬롯 배치 (3,4,6,7,9,10,13)P/24에 있어서, 밑줄로 표현한 숫자는 기존의 주기당 4개의 방사슬롯을 배치한 경우에서의 추가 방사슬롯의 위치이다. 즉, 기존의 2,3차 모드를 감쇄시킨 방사슬롯의 위치인 (2,3,5)P/12 = (4,6,10)P/24를 상기 방사슬롯 배치에서 밑줄로 표현한 것이다.
전술한 바와 같이, 방사슬롯을 특정 위치에 배치함으로써 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 확대한다. 표 2를 참조하여 먼저 주기당 방사슬롯의 수가 4개인 경우에 있어서 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 4배로 확대되는 동작원리를 설명 하면, 추가적인 방사슬롯의 위치가 (2,3,5)/12이므로 수학식 8을 이용하여 배열계수(AF)가 0이 되는 값을 구할 수 있다. 상기 배열계수는 인수분해를 이용하여 단순화하면 수학식 11과 같이 나타난다.
Figure 112007038411592-pat00018
Figure 112007038411592-pat00019
or
Figure 112007038411592-pat00020
Figure 112007038411592-pat00021
위 수학식 11에서의 θm 값을 구하면 m의 해는 -1,-4,-5,-7,-8,-11,...이 된다.
도 7는 수학식 11의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프로써 도시된 바와 같이 θH,-2와 θH,-3가 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 이것은 수학식 11에서 m의 해가 -2와 -3인 경우에 배열계수(AF)가 0되므로, 2,3차 모드가 감쇄되었다는 것을 나타낸다. 즉, 표 1에서 θ-2,θ-3의 기울기를 가진 주파수가 (2,3,5)/12에 배치된 방사 슬롯으로 인해 감쇄되어 단일 방사 모드의 방사 주파수비(f1<f<4f1)가 4배 증가한다. 한편, 다른 실시형태로써 표 2에서 (2,3,5)P/12에 배치된 방사슬롯 중 추가적인 방사슬롯 (2,3)P/12를 5P/6만큼 이동하여 방사슬롯의 위치를 (1,3,10)P/12에 배치한 경우에도 수학식 11이 적용되고 단일 방사 모드의 방사 주파수비는 4배 확대된다.
위와 같이 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 4로 증가하는 동작원리는 후술하는 주기당 방사슬롯이 8개와 16개인 경우에서도 같다. 따라서 중복되는 설명을 피하면서 주기당 방사슬롯 8개가 배치된 경우에 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 5배로 확대되는 동작원리에 대해 설명하기로 한다.
우선 방사슬롯이 표 2에서와 같이 (3,4,6,7,9.10,13)/24에 위치한 경우 수학식 8을 이용한 배열계수(AF)가 0인 경우를 구하면 수학식 12과 같이 나타난다.
Figure 112007038411592-pat00022
Figure 112007038411592-pat00023
or
Figure 112007038411592-pat00024
or
Figure 112007038411592-pat00025
Figure 112007038411592-pat00026
여기서 m의 해는 -1,-5,-7,-8,-11,...이 된다.
도 8은 수학식 12의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프로써, 도시된 바와 같이 2,3,4차 모드가 제거되어 θH,-2,θH,-3,θH,-4가 존재하지 않는다. 따라서 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 5배로 확대된다.
한편, 다른 실시형태로서 표 2에서 (3,4,6,7,9,10,13)/24에 배치된 방사슬롯 중 추가 방사슬롯 (3,7,9,13)/24의 위치를 (2N/8)P만큼(N=1,2,3) 이동하여 배치한 방사슬롯도 수학식 12가 적용되고 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 5배로 확대된다. 예를 들면, 표 2에서 상기 방사슬롯 배치에서 추가적인 방사슬롯((3,7,9,13)P/24)의 위치를 2P/8만큼 이동하여 (4,6,9,10,13,15,19)/24 위치로 배치한 경우에 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 5배로 확대된다.
그럼 다시 표 2에서 주기당 방사슬롯이 16개이고 추가적인 방사슬롯 위치가 (12,15,20,27,30,32,35,42,45,47,50,57,62,65,77)/120인 누설동축케이블이 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 7배로 확대되는 경우에 있어서 배열계수(AF)가 0이 경우는 수학식 13과 같다.
Figure 112007038411592-pat00027
Figure 112007038411592-pat00028
or
Figure 112007038411592-pat00029
or
Figure 112007038411592-pat00030
or
Figure 112007038411592-pat00031
Figure 112007038411592-pat00032
여기서 m의 해는 -1,-7,-8...이 된다.
도 9은 수학식 13의 λ/P와 방사각도를 나타낸 그래프로써, 도 9에 도시된 바와 같이 2,3,4,5,6차 모드가 제거되어 θH,-2, θH,-3,θH,-4,θH,-5,θH,-6이 존재하지 않고 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 7배로 확대된다.
또한, 표 2에서 2,3,4차 모드를 제거한 (4,6,9.10,13,15,19)P/24로 배치된 방사슬롯을 기존 방사슬롯으로 참조하여, 2,3,4,5차 모드를 제거에 필요한 추가적인 방사슬롯의 위치를 (12,20,30,32,42,45,50,57,62,65,75,77,87,95,107)/120로 설계한 경우에도 수학식 13이 적용되고 단일 방사 모드의 방사 주파수비는 7배가 된다.
한편, 상기 방사슬롯의 배치를 가지는 누설동축케이블에 있어서, 5차 모드의 제거를 위한 추가적인 방사슬롯을 (2N/10)P(N=1,2,3,4)만큼 이동하여도 수학식 13은 적용되고 단일 방사 모드의 방사 주파수비는 7배가 된다. 표 2에서 참조하여 설명하면, (12,15,20,27,30,32,35,42,45,47,50,57,62,65,77)/120와 (12,20,30,32,42,
45,50,57,62,65,75,77,87,95,107)/120의 방사슬롯 배치를 가진 누설동축케이블에 있어서, 5차 모드의 제거를 위한 추가적인 방사슬롯이 (12,27,32,42,47,57,62,77)
/120와 (12,32,42,57,62,77,87,107)/120의 위치에서 2P/10만큼 이동하여 (15,20,
30,35,36,45,50,51,56,65,66,71,81,86,101)P/120와 (11,20,30,36,45,50,56,65,66
,75,81,86,95,101,111)P/120의 위치에 배치되어도 수학식 13이 적용되어 단일 방사 모드의 방사 주파수비가 7배로 확대된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대한 수평편파 특성의 누설 동축케이블은 종래의 결합 모드에서 전파의 세기가 약해지는 문제점과 다중 방사 모드에서의 신호 간섭문제를 단일 방사 모드로 해결하고자 한 것이며, 종래의 단일 방사 모드의 누설동축케이블에서 방사 주파수비를 3배 확대한 것에 비해 본 발명은 직사각형 방사슬 롯의 특정 배치를 통하여 방사 주파수비를 4배 이상 확대한다.
이상으로 설명한 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상기와 같은 본 발명은, 종래의 결합 모드에서 수신자에게 도달하는 전파의 세기가 약해지는 문제점과 다중 방사 모드에서의 신호 간섭을 문제를 해결하여, 수신자에게 전자파를 많이 전달시킬 수 있을 뿐만 아니라 수신강도를 크게 유지시키는 효과가 있다.
또한 외부 도체의 길이 방향으로 다수 배열된 직사각형 방사슬롯을 통해 각 모드가 감쇄할 수 있도록 최적화함으로써 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 확대할 수 있는 장점이 있으며, 기존의 지그재그 방사슬롯보다 발명의 설계가 용이하여 생산성이 좋다.
따라서 본 발명은 전파 수신감도가 없거나 약한 터널 및 지하철, 건물 내의 지하와 같은 지역에서 높은 대역폭이 필요한 무선 랜(Wireless LAN)과 디지털 멀티미디어 브로드캐스팅(DMB) 등의 서비스에 단일 방사 모드의 방사 주파수 확장의 용이함을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 방사슬롯이 길이 방향에 따라 일정한 주기(P)로 배치되되, 주기 내에서 주기 시작점에 배치되어 1차 방사 모드를 방사하기 위한 방사슬롯; 주기 내에서 상기 주 방사슬롯으로부터 P/4 위치에 배치되어 2차 방사 모드를 제거하기 위한 방사슬롯;을 포함하는 누설동축케이블에 있어서,
    m차 방사 모드(m=3,4,...)를 제거하기 위한 추가 방사슬롯이 아래 수학식에 의해 결정되는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
    (수학식)
    추가적인방사슬롯위치 = 기존방사슬롯위치 + P/2m
  2. 제 1항에 있어서,
    2,3차 방사 모드를 제거하기 위한 추가 방사슬롯이 (5/6)P 이동 배치된 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
  3. 제 1항에 있어서,
    2,3,4차 방사 모드를 제거하기 위한 추가 방사슬롯이 (2N/8)P (N=1,2,3)만큼 이동 배치된 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
  4. 제 1항에 있어서,
    2,3,4,5차 방사 모드를 제거하기 위한 추가 방사슬롯이 (2N/10)P ( N=1,2,3,4)만큼 이동 배치된 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사슬롯은 모양과 크기가 같은 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
  6. 제 1항에 있어서
    상기 방사슬롯 수를 주기당 4개로 하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 4배로 확대하는 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방사슬롯 수를 주기당 8개로 하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 5배로 확대하는 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 방사슬롯 수를 주기당 16개로 하여 단일 방사 모드의 방사 주파수비를 7배로 확대하는 것을 특징으로 하는 누설동축케이블.
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