KR101188061B1 - 외부 전자기파 간섭 방지용 비차폐 데이터 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음성이나 영상 등의 고사양이 요구되는 신호를 전달하는 비차폐 데이터 케이블에 관한 것으로,
절연체에 의해 피복된 도선들이 상이한 피치를 갖도록 꼬여있는 적어도 둘 이상의 연합페어(10)와; 상기 연합페어(10)들의 사이에 개재되면서 상호 일정거리 분리시키는 다수개의 격벽(22)을 갖는 필러(20); 및 상기 필러(20)의 격벽(22)에 의해 분리되는 상기 연합페어(10)를 전체적으로 감싸 외관을 이루는 원통형의 자켓(30)을 포함하며; 상기 자켓(30)의 내주면에 길이방향을 따라 직선형상으로 상기 연합페어(10)들을 외부로부터 이격시킴은 물론 공기층을 형성하는 다수개의 이격돌기(42)와 공기홈(44)를 등간격으로 형성함으로써;
상기 이격돌기와 공기홈에 의해 상기 인접한 다른 케이블과의 외부전자기파의 간섭현상이 방지되므로, 상기 케이블내의 유전율이 이상적인 유전율을 갖게 되어 전기적 특성이 향상되도록 한 것이다.

Description

외부 전자기파 간섭 방지용 비차폐 데이터 케이블{Data cable for preventing the alien crosstalk}

본 발명은 음성이나 영상 등의 고사양이 요구되는 신호를 전달하는 비차폐 데이터 케이블에 관한 것으로, 특히 비차폐 데이터 케이블의 외관을 이루는 자켓의 구조를 변형하여 인접하는 상기 케이블들과의 간섭현상을 방지하도록 한 외부 전자기파 간섭 방지용 비차폐 데이터 케이블에 관한 것이다.

일반적으로, 데이터 케이블은 음성 및 영상 등과 같이 고사양이 요구되는 신호를 전달할 수 있는 케이블의 한 종류로서, 이 데이터 케이블은 신호전송능력에 따라 카테고리(Category 또는 Cat.)라는 식별기호로 구분되며, 상기 카테고리 중에서 5E 및 6의 등급이 널리 사용되고 있다.

하지만, 상기 데이터케이블이 최근에는 500MHz 이상의 주파수 대역으로 확장하여 상기 전송용량 기준으로 기존의 100Mbps나 1Gbps에서 10Gbps로 전송이 되도록 고주파 대역의 사용을 시도하고 있으며, 이 경우 상기 케이블들 간의 간섭 현상인 외부간섭이 가장 큰 문제로 알려져 있어 연구가 진행 중에 있다.

한편, 상기 데이터 케이블은 차폐여부에 따라 FTP(Foiled Twisted pair) 또는 STP(Shieled Twisted Pair)와 같은 차폐 케이블 및 UTP(Unshieled Twisted Pair)와 같은 비차폐 케이블로 나눌 수 있으며, 국내에서는 가격이 저렴하면서 시공 공사가 수월한 UTP 케이블을 선호하고 있다.

그러나, 상기 비차폐 케이블은 자재의 단순화에 대한 가격경쟁력과 차폐 케이블에서 흔히 발생되는 기계적 스트레스로 인한 차폐구조물의 변형 및 전기적인 특성 악화가 없지만, 상기 차폐구조물이 없을 경우 발생하는 간섭현상은 고주파 케이블로 갈수록 상대적으로 클 수밖에 없다.

게다가, 상기 비차폐 케이블의 시설과정에서, 여러 개의 케이블을 다발로 시설할 경우가 많으며 이는 인접하는 케이블 간 발생하는 신호의 간섭현상으로 인해 데이터 통신에 악영향을 미치므로, 상기 전자기파로 인한 간섭을 얼마나 효과적으로 보완하느냐가 문제의 핵심인 것이다.

그런데, 상기 비차폐 데이터 케이블은 주파수 확장 등에 따른 추가적인 케이블 내부 노이즈 보상을 상기 케이블 내 페어유닛의 꼬임정도를 통해 보상하거나 DSP를 통해 보상할 수 있지만, 상기 인접하는 다른 케이블의 영향으로 발생하는 외계간섭의 경우 상기 케이블의 외부환경에 따라 다양하게 변화하므로 DSP를 통해 보상하기 어려운 문제점이 있는 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비차폐 데이터 케이블의 외관을 이루는 자켓의 구조를 변형하여 인접하는 상기 케이블들간의 간섭현상을 방지하도록 한 외부 전자기파 간섭 방지용 비차폐 데이터 케이블을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 절연체에 의해 피복된 각각의 도선들이 상이한 피치를 갖도록 꼬여있는 적어도 둘 이상의 연합페어와; 상기 연합페어들의 사이에 개재되어 상호 일정거리 분리시키는 다수개의 격벽을 갖는 필러; 및 상기 격벽에 의해 분리되는 상기 연합페어를 전체적으로 감싸 외관을 이루는 원통형의 자켓을 포함하며; 상기 자켓에 상기 연합페어들을 외부로부터 길이방향을 따라 직선형상으로 이격시킴은 물론 상기 연합페어들과의 사이에 공기층을 형성하는 다수개의 이격돌기와 공기홈이 등간격으로 형성된다.

이상에서와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 상기 케이블내에 등간격으로 구성된 이격돌기에 의해 인접한 다른 케이블과의 외부전자기파에 의한 간섭현상이 방지되므로, 상기 케이블내의 유전율이 이상적인 유전율을 갖게 되어 전기적 특성이 향상됨은 물론 전파속도가 향상되고 신호에너지의 감쇠현상이 감소된다.

둘째, 상기 케이블내에 등간격으로 구성된 상기 이격돌기에 의해 강도 및 경도가 향상되므로, 상기 케이블의 굴곡이나 스트레스로 인하여 발생하는 페어들간에 미치는 구조적인 불안정성이 없어진다.

셋째, 상기 케이블내의 상기 이격돌기가 길이방향을 따라 연속적으로 형성되므로 제조공정이 단순화되어 제조비용이 절감됨은 물론 상기 케이블을 다발로 시설하더라도 비틀림현상이 최소화된다.

도 1은 본 발명에 따른 비차폐 데이터 케이블의 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이; 본 발명에 의한 비차폐 데이터 케이블은, 절연체에 의해 피복된 각각의 도선들이 상이한 피치를 갖도록 꼬여있는 적어도 둘 이상의 연합페어(10)와; 상기 연합페어(10)들의 사이에 개재되어 상호 일정거리 분리시키는 다수개의 격벽(22)을 갖는 필러(20); 및 상기 격벽(22)에 의해 분리되는 상기 연합페어(10)를 전체적으로 감싸 외관을 이루는 원통형의 자켓(30)을 포함하며; 상기 자켓(30)에 상기 연합페어(10)들을 외부로부터 길이방향을 따라 직선형상으로 이격시킴은 물론 상기 연합페어(10)들과의 사이에 공기층을 형성하는 다수개의 이격돌기(42)와 공기홈(44)이 등간격으로 형성된다.

먼저, 본 발명에 따른 비차폐 데이터 케이블(이하, '케이블'이라 함)은 상기 연합페어(10)와 필러(20)와 자켓(30)이 상호 결합되어 구성되며, 상기 자켓(30)의 내주면에 상기 연합페어(10)들을 이격시키는 이격돌기(42)와 공기홈(44)이 등간격으로 형성된 것에 특징이 있음을 첨언한다.

그리고, 상기 연합페어(10)는 상기 케이블(1)의 내부공간에 일정간격, 바람직하게는 상기 케이블(1)의 중심부를 기준으로 90°간격을 두고 배치된 것으로서, 상기 음성이나 영상신호를 전달하는 도선(12) 및, 상기 도선(12)의 둘레면에 감싸져 절연기능을 수행하는 절연체로 이루어진다.

또한, 상기 연합페어(10)는 상기 케이블(1)의 직경이나 기능을 고려하여 수평방향 또는 수직방향으로 배치함이 바람직하다.

이때, 상기 연합페어(10)들의 피치를 서로 다르게 형성함으로써 상기 연합페어(10)간의 간섭현상을 최소화함이 바람직하다.

그리고, 상기 필러(20)는, 상기 연합페어(10)들간을 이격하여 전자기적인 간섭 현상을 방지하는 것으로서, 상기 케이블(1)의 중심부에 길이방향을 따라 배치된 기둥과, 상기 기둥의 둘레면에 방사상으로 바람직하게는 90°간격을 두고 배치된 다수개의 격벽(22)으로 이루어진다.

또한, 상기 격벽(22)은 상기 케이블(1)의 길이방향을 따라 일정간격의 피치를 갖도록 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 필러(20)의 소재로는 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP)과 같은 유전체로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 격벽(22)의 두께를 0.3～0.7㎜로 한정한 이유는, 그 두께가 0.3㎜이하인 경우 강도 및 경도가 저하되어 변형의 우려가 있으며, 0.7㎜ 이상인 경우 상기 케이블의 외경 및 중량을 증가시키기 때문이다.

또한, 상기 격벽(22)의 길이는 상기 케이블(1)의 외경에 따라 달라질 수 있지만 4.0～4.5㎜로 형성함이 바람직하다.

이때, 본원에서는 상기 격벽(22)이 90°의 간격을 두고 4개 형성된 것으로 한정하였지만, 상기 연합페어(10)의 배치구조나 직경이나 기능을 고려하여 개수를 변경하거나 배치각도를 변경할 수 있다.

그리고, 상기 자켓(30)은, 상기 필러(20)의 격벽(22)들에 의해 일정간격을 두고 배치된 상기 연합페어(10)를 감싸 절연하는 것으로서, 상기 케이블(1)의 외관을 이루며, 그 내주면에 상기 연합페어(10)들간의 간섭현상을 방지하는 다수개의 이격돌기(42)와 공기홈(44)이 연속적으로 형성된다.

또한, 상기 자켓(30)의 형상은 상기 이격돌기(42)와 공기홈(44)의 간격을 일정하게 유지하여 외부하중에 의한 변형을 방지함은 물론 전기적 특성을 유지하도록 가능한 한 원통형으로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 자켓(30)의 두께와 상기 이격돌기(42)의 치수는 상기 케이블(1)내의 유전율 및 외계간섭현상을 고려하여 1:3의 두께비로 형성함이 바람직하다.

이때, 상기 자켓(30)과 상기 이격돌기(42)의 두께비를 1:3으로 한정한 이유는, 상기 이격거리가 불충분하면 간섭현상을 차단하지 못하고, 상기 이격돌기의 치수가 크면 상기 케이블(1)의 외경 및 무게가 상대적으로 증가하기 때문이다.

또한, 상기 자켓(30)의 두께가 두꺼워지면 상기 연합페어(10)와 상기 자켓(30)의 사이에 최적의 공기층 형성이 어려워져 케이블 내 손실 값이 높아지게 되고, 상기 자켓 두께가 얇으면 외부의 스트레스에 취약하게 된다.

따라서, 상기 간섭현상 및 케이블 내 유전율을 공기와 유사하게 유도하여 상기 케이블의 외경 및 두께를 최적화하고, 외부하중에 의한 완충효율을 증대시키기 위한 상기 자켓(30)의 두께 및 상기 이격돌기(42)의 치수는 1:3의 두께 비로 제조함이 바람직하다.

또한, 상기 이격돌기(42)와 상기 공기홈(44)은 상기 자켓(30)의 내벽면에 형성되어 인접하는 케이블로 인해 발생하는 간섭현상을 차단하는 것으로서, 상기 연합페어(10)들을 외부로부터 길이방향을 따라 직선형상으로 이격시킨다.

또한, 상기 이격돌기(42)와 상기 공기홈(44)은 상가 자켓(30)의 내주면을 따라 길이방향으로 등간격으로 형성함으로써, 상기 연합페어(10)들과의 사이에 공기층을 형성하는 기능도 수행한다.

또한, 상기 이격돌기(42)의 장착각도는 35°이상으로 형성하는 경우 상기 연합페어(10)가 유동할 우려가 있고, 22.5°이하인 경우 상기 케이블내의 유전율 특성을 저하시킬 우려가 있으므로, 상기 자켓(30)의 중심점을 기준으로 하여 22.5～35°의 배치각도로 한정하였다.

한편, 본 발명에 따른 상기 자켓(30)내 이상적인 유전율을 갖게 하기 위한 조건 및 수식에 대한 접근은 다음과 같은 수학식을 통해 구할 수 있다. 상기 유전율은 복소수로 이뤄지며 다음과 같은 수식으로 구할 수 있다.

[수학식 1]

여기서(ε₀는 진공 중의 유전율, ε_r은 비유전율)

상기 유전율은 무극성을 띄는 폴리머(polymer)의 경우 상기 ε'= 0 이며, 이는 다음과 같은 수식으로 변환된다.

[수학식 2]

또한, 상기 유전율은 주파수에 따라 거의 변화하지 않는 상수이며, 밀도와의 상관관계를 고려하여 다음과 같은 함수로 표시될 수 있다.

[수학식 3]

여기서 t : 자켓의 두께 [㎜], D : 완성외경 [㎜], θ : 이격돌기의 각도 , n : 이격돌기의 개수 , m : 자켓의 중량 [ kg ], ℓ : 단위길이 [㎜])

이에 의해, 상기 수학식1 내지 3에 의해 유도된 상기 유전율은 바람직하게 2.5～2.7의 값을 갖도록 구성된다.

이상에서 설명한 본 발명은 비록 실시예와 참고 도면에 의해 한정하여 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 변형을 하였더라도 본원의 기술범주에 포함될 것이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 연합페어 20 : 필러
22 : 격벽 30 : 자켓
42 : 이격돌기 44 : 공기홈

Claims (6)

1. 절연체에 의해 피복된 각각의 도선들이 상이한 피치를 갖도록 꼬여있는 적어도 둘 이상의 연합페어(10)와, 상기 연합페어(10)들의 사이에 개재되어 상호 일정거리 분리시키는 다수개의 격벽(22)을 갖는 필러(20) 및 상기 격벽(22)에 의해 분리되는 상기 연합페어(10)를 전체적으로 감싸 외관을 이루는 원통형의 자켓(30)을 포함하는 외부 전자기파 간섭 방지용 비차폐 데이터 케이블에 있어서,
   상기 자켓(30)에 상기 연합페어(10)들을 외부로부터 길이방향을 따라 직선형상으로 이격시킴은 물론 상기 연합페어(10)들과의 사이에 공기층을 형성하는 다수개의 이격돌기(42)와 공기홈(44)이 등간격으로 형성되며,
   상기 자켓(30)은 그 유전율이 2.5~2.7의 범위를 유지하고,
   상기 이격돌기(42)는 상기 자켓(30)의 중심점을 기준으로 하여 22.5~35.0°의 각도로 배치된 것을 특징으로 하는 외부 전자기파 간섭 방지용 비차폐 데이터 케이블.
   
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