KR101439893B1 - Pci protector with surge protection using spiral antenna - Google Patents

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KR101439893B1
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김선호
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주식회사 한국서지연구소
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Abstract

The present invention relates to a protection device against surge and pulse current injection (PCI) using a spiral antenna. The protection device comprises a housing with I/O terminals on both side portions; an input terminal which receives a high frequency signal from the outside; an output terminal which outputs the high frequency signal; first and second spiral antennas which are spaced apart from each other inside the housing; a dielectric plate which is inserted between the first and second spiral antenna; a first conductor which connects the input terminal and the first spiral antenna; and a second conductor which connects the second spiral antenna and the output terminal. According to the present invention, a frequency interference problem in the signal process of a high frequency band is solved by having excellent performance to remove surge and PCI frequencies and removing passive intermodulation distortion (PIMD) loss.

Description

스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기{PCI PROTECTOR WITH SURGE PROTECTION USING SPIRAL ANTENNA}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a PCI protector for surge protection using a spiral antenna,

본 발명은 서지 보호기를 겸하는 PCI 보호기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 쌍의 이격된 스파이럴 안테나와 그 사이에 삽입된 유전체 판을 구조를 갖는 서지 보호기 겸용 PCI 보호기를 구현함으로써 서지 주파수와 PCI 신호 억제 성능이 우수하면서도 PIMD를 손실을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a PCI protector serving as a surge protector and more particularly to a surge protector having a pair of spaced apart spiral antennas and a dielectric plate sandwiched therebetween, It is about a technology that has excellent performance but can prevent loss of PIMD.

일반적으로 평형 선로는 두 선로의 특성 임피턴스가 같아 뇌서지(surge)에 노출되어도 두 선로에 유기되는 에너지가 같아 선로 간에 작용하는 뇌서지 피해는 크지 않고, 선로와 대지간에 작용하는 뇌서지 전압이 문제가 된다.In general, the equilibrium line has the same characteristic impedance of the two lines, and even if exposed to the surge of the brain, the energy induced in the two lines is the same, so that the damage of the brain surge acting between the lines is not large, and the surge voltage It becomes a problem.

그러나 동축케이블과 같은 불평형 선로는 평형 선로와 달리 내부도체와 외부도체 간의 특성 임피턴스가 달라 뇌서지에 노출되면 두 선로에 유기되는 에너지가 달라 선로 간에 작용하는 뇌서지 피해가 상대적으로 크다.However, unbalanced lines such as coaxial cables have different characteristic impedances between the inner conductor and the outer conductor, unlike the balanced line. When exposed to the brain surge, the energy induced in the two lines is different, and the damage caused by the surge is relatively large.

이에 따라, 뇌서지에 의한 과전압을 제한하고 서지 전류를 방전시키기 위한 서지 보호기(SPD; Surge Protective Device)가 이용되고 있다.Accordingly, a Surge Protective Device (SPD) for limiting the overvoltage due to the brain surge and discharging the surge current has been used.

한편, PCI(Pulse Current Injection)는 서지 주파수 영역인 20kHz∼20MHz 보다 주파수 대역이 넓은 EMP영역으로 미군용 자재조달용의 규격인 MILSTD461F에 따르면 주로 DC - 300MHz영역의 급진파 에너지(서지의 넓은 영역)를 가진다.On the other hand, according to MILSTD461F, which is a standard for procurement of US military materials, PCI (Pulse Current Injection) is an EMP area having a frequency band wider than a surge frequency range of 20 kHz to 20 MHz. I have.

EMP(Electromagnetic Pulse)는 핵폭발시 발생하는 감마선에 의해 대기 중의 원자가 이온화함으로써 발생하는 강력한 전자기폭풍으로, DC 내지 10GHz에 이르는 초광대역의 펄스성 전자기 에너지를 말하며 공간을 전파하여 전달되는 특성을 가지며 도중에 도전체(선로 등)를 만나면 전자기 유도현상에 의해 도전체에 에너지를 발생시키는데 이를 PCI라고 한다.EMP (Electromagnetic Pulse) is a powerful electromagnetic storm generated by the ionization of atoms in the atmosphere by gamma rays generated during a nuclear explosion. It refers to ultra-wide pulsed electromagnetic energy ranging from DC to 10 GHz, When a conductor (line, etc.) is encountered, electromagnetic induction generates energy in the conductor, which is called PCI.

EMP는 전자회로에 강력한 유도전류를 발생시켜 과전류로 전자회로를 손상시킬 수 있으므로 적의 군사용 통신 시스템 및 무기를 비롯한 모든 전력시스템을 무력화하는 EMP 무기가 개발되었다.Since EMP generates a strong induction current in electronic circuits, it can damage electronic circuits with overcurrent, so EMP weapons have been developed to disable all military systems and weapons and all power systems.

따라서, EMP에 의한 PCI 에너지로부터 전자기기를 보호하기 위한 장치에 대한 기술에 대한 요구가 높아지고 있으며, PCI 신호는 서지 주파수 대역을 포함하고 있으므로 서지 보호기의 확장된 개념으로서 서지와 PCI로부터 전자기기를 동시에 보호할 수 있는 장치에 대한 개발이 필요하다.Therefore, there is an increasing demand for a device for protecting electronic devices from PCI energy by EMP. Since the PCI signal includes a surge frequency band, it is an extended concept of a surge protector, There is a need for development of a device that can protect.

RF 이론에서 특정 주파수 성분을 차단하기 위한 필터로서 L자 공진 필터의 형태가 알려져 있는데, 2가지 유형의 L자 공진 필터가 도 1a와 도 1b에 도시되어 있다.In the RF theory, the form of an L-shaped resonance filter is known as a filter for blocking a specific frequency component. Two types of L-shaped resonance filters are shown in FIGS. 1A and 1B.

L자 공진필터는 주선로(100)와, 주선로(100)와 일정거리 이격되고 수직선로(111)와 수평선로(112)가 L자형으로 연결된 구조를 갖는 L자 부하(110)로 이루어진 필터로서, 도 1a는 L자 부하(110)의 수직선로(111)의 단부가 개방된 형태로서 수직선로(111)와 수평선로(112)가 각각 1/2λ의 길이로 형성되는데 반해, 도 1b는 L자 부하(110)의 수직선로(111)의 단부가 단락된 형태로서 수직선로(111)는 1/4λ의 길이로 형성되고 수평선로(112)는 1/2λ의 길이로 형성된다.The L-shaped resonance filter includes a main line 100 and a filter 110 formed of an L-shaped load 110 having a structure in which a vertical line 111 and a horizontal line 112 are connected in an L- 1A shows a state in which the end of the vertical line 111 of the L-shaped load 110 is open and the vertical line 111 and the horizontal line 112 are formed to have a length of 1/2? The end of the vertical line 111 of the L-shaped load 110 is short-circuited. The vertical line 111 is formed to have a length of 1/4? And the horizontal line 112 is formed to have a length of?

이러한 L자 공진필터는 일종의 대역저지필터로서 걸러내고자 하는 주파수에 공진을 일으킬 수 있는 길이로 L자 부하(110)의 길이를 형성하여 걸러내고자 하는 주파수 신호를 감쇄시킬 수 있다.The L-shaped resonance filter can attenuate a frequency signal to be filtered by forming a length of the L-shaped load 110 with a length that can cause resonance at a frequency to be filtered out as a kind of band-stop filter.

그러나, 이러한 L자 공진필터는 일반적인 세기의 신호에서는 필터로서의 성능이 우수한 것으로 알려져 있다.However, it is known that such an L-shaped resonance filter has excellent performance as a filter in a signal of a general strength.

서지나 PCI도 특정 주파수 성분으로 이루어지므로 서지 보호기로서 L자 공진필터의 적용을 검토해볼 수 있으나, 서지는 큰 에너지를 가지는 특성이 있어 공진만으로는 충분한 감쇄가 되지 않는 특성이 있어 이론과 달리 20KHz ∼ 20MHz의 서지 주파수를 걸러내지 못하는 문제점이 있다.Since the surge and PCI are made up of specific frequency components, the application of the L-shaped resonance filter can be considered as a surge protector. However, since the surge has a characteristic of having a large energy, It is impossible to filter the surge frequency.

또한, 서지의 중심 주파수가 1MHz라고 가정할 경우, 이러한 서지 중심 주파수에 공진하기 위해서는 λ = c/f = 3×108 /106 = 300m 가 되어 L자 부하(110)의 수직선로(111)가 1/4λ의 길이를 갖는 경우에도 75m로 길이가 매우 길어 실제 구현이 곤란한 문제점이 발생한다.Further, assuming a center frequency of a surge is 1MHz, to resonate in such a surge center frequency λ = c / f = 3 × 10 8/10 6 = is a 300m (111) to the vertical line of the L-load 110 Even when the length is 1/4 ?, the length is as long as 75 m, so that it is difficult to actually implement it.

이에 L자 공진필터에서 수직선로(111)만을 사용한 I자 부하를 사용하여 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 대역통과필터의 특성을 갖는 보호기가 제안된 바 있다.Therefore, a protector having a characteristic of a band-pass filter which passes only a signal of a desired frequency band using an I-shaped load using only a vertical line 111 in an L-shaped resonance filter has been proposed.

도 2에는 종래 I자 부하를 이용한 서지보호 겸용 PCI 보호기의 일례가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 종래 I자 부하를 이용한 서지보호 겸용 PCI 보호기는 하우징(105)의 양쪽에 형성되어 동축 케이블이나 장비 등과 접속하기 위한 입력 및 출력단자(101, 102)와, 양쪽의 입출력 단자를 전기적으로 연결하는 주선로(103)와, 종단부가 상기 하우징과 접속되고 하우징의 중앙에 접속되는 I자 부하(104)로 구성된다. I자 부하(104)의 주위에는 공기층으로 이루어져 있다.FIG. 2 shows an example of a conventional surge protection PCI protector using an I-type load. 2, the conventional surge protection PCI protector using the I-type load is formed on both sides of the housing 105 and includes input and output terminals 101 and 102 for connecting to a coaxial cable or equipment, And an I-shaped load 104 whose terminal end is connected to the housing and connected to the center of the housing. The I-shaped load 104 is surrounded by an air layer.

종래 I자 부하를 이용한 서지보호 겸용 PCI 보호기는 사용하고자 하는 주파수에 공진하여 해당 주파수만 통과하고 나머지 주파수 대역의 신호는 억제되는 특성을 갖는다. 그러나, 종래 I자 부하를 이용한 서지보호 겸용 PCI 보호기는 L자 공진 필터에 비해 부하의 길이가 짧아지는 장점은 있으나, 실제 서지보호 겸용 PCI 보호기에 적용하기에는 그 길이가 여전히 상당히 길고, 짧은 파장을 이용하여 I자 부하(104)를 구현하는 경우에는 삽입손실이 발생할 수 밖에 없는 단점이 발생한다.Conventional surge protection PCI protectors using an I-type load resonate at a frequency to be used, pass only the corresponding frequency, and suppress the signals of the remaining frequency bands. However, the conventional surge protection PCI protector using the I-type load has an advantage that the length of the load is shorter than that of the L-resonance filter, but the length is still considerably long for application to the surge protection PCI protector, The insertion loss is incurred when the I-type load 104 is implemented.

출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위해 I자 부하의 단부와 접지 간에 강유전체가 충진된 유전체 격벽을 이용하여 유전율에 비례하는 부하 연장효과를 제공함으로써 I자 부하의 길이를 현저하게 감소시킬 수 있도록 하는 기술을 개발하였다.To solve this problem, the Applicant has proposed a technique for significantly reducing the length of the I-type load by providing a load extension effect proportional to the dielectric constant by using a dielectric barrier filled with ferroelectric material between the end of the I- Respectively.

그러나, 유전체 격벽을 이용하는 경우에도 PIMD 손실이 발생할 수 있다.However, PIMD losses may also occur when using dielectric bulkheads.

이를 자세하게 설명하면 다음과 같다.This is explained in detail as follows.

이동통신의 발전을 위한 중요한 요소는 서비스 용량의 증대와 통화품질의 개선이다. 이러한 서비스의 증대와 통화품질의 개선에는 항시 채널간의 간섭이 중요한 문제이며, 이 간섭문제 중의 한 중요한 인자가 상호변조왜곡(IMD ; Intermodulation Distortion)이다.An important factor for the development of mobile communication is the increase of the service capacity and the improvement of the communication quality. Interference between channels is always an important issue for the increase of these services and the improvement of the communication quality. Intermodulation distortion (IMD) is an important factor of the interference problem.

IMD란 두 개 이상의 신호 주파수들이 서로 간섭 현상을 일으켜 원치 않는 기생 신호를 발생시키는 것으로 이와 같은 현상이 수동 소자에서 나타날 때 PIMD(Passive Intermodulation Distortion)라고 한다.The IMD is called PIMD (Passive Intermodulation Distortion) when two or more signal frequencies interfere with each other and generate unwanted parasitic signals.

고주파 부품에서 PIMD의 발생 원인은 접촉 비선형성(Contact Nonlinearity)과 재료 비선형성(Material Nonlinearity)으로 크게 구분할 수 있다. 접촉 비선형성의 원인에는 도체들 사이의 얇은 산화층에 의한 접합 용량, 금속 접촉에서 도체들 사이의 반도체 작용에 의한 터널 효과, 금속들 사이의 빈틈 공간과 미소 균열에 의한 미소 방전, 금속 표면의 먼지와 금속 입자들에 연관된 비선형성, 금속결합에서 발생되는 수축저항(Constriction resistance) 등이 있으며, 재료 비선형성의 원인에는 니켈, 철, 코발트 등의 히스테리시스 효과, 내부 쇼트키 효과, 도체에서의 한정된 전도율에 의한 열적 가열 등이 있다.The causes of PIMD in high frequency components can be divided into contact nonlinearity and material nonlinearity. The causes of contact nonlinearity include the junction capacitance due to the thin oxide layer between the conductors, the tunnel effect due to the semiconductor action between the conductors in the metal contact, the gap space between the metals and the microdischarge by microcracks, Nonlinearity associated with particles, and constraint resistance caused by metal bonds. The causes of material nonlinearity include hysteresis effects such as nickel, iron and cobalt, internal schottky effect, thermal conductivity due to limited conductivity in conductors And heating.

I자 부하를 이용한 서지보호 겸용 PCI 보호기의 경우 금속과 금속의 접촉이 이루어지는 형태로서 순도 또는 성분이 다른 금속 간의 기생 반도체 효과에 기인하여 PIMD 손실이 발생된다.In the case of a surge protection PCI protector using I-load, metal-to-metal contact occurs, resulting in PIMD losses due to parasitic semiconductor effects between metals of different purity or composition.

이러한 PIMD 손실은 그 단위가 -160dB 수준으로 매우 낮은 수준이므로 종래 145MHz±100KHz의 아날로그 주파수에서는 문제가 없었으나, 최근 국내의 경우 SKT가 1.825 ∼ 1.828GHz, KT가 1.900 ∼ 1.903GHz의 매우 높은 주파수 대역을 사용하고 있으므로 109 정도의 정밀한 주파수 대역에서 10-8 정도의 변화도 문제가 되어 채널간의 간섭이 발생할 수 있는 것이다.Since the unit of this PIMD loss is very low at -160dB level, there is no problem at the analog frequency of 145MHz ± 100KHz. However, recently, in Korea, SKT is 1.825 ~ 1.828GHz and KT is 1.900 ~ 1.903GHz, , A change of about 10 -8 in the precise frequency band of about 10 9 is a problem, so that inter-channel interference may occur.

즉, 기본파형에 실리는 미소한 기생파형이 노이즈로서 작용하게 되는 것이다.That is, a minute parasitic waveform placed on the basic waveform acts as noise.

한국등록실용 제0441342호 : λ/4 튜브형 어레스터 소자와 이를 이용한 낙뢰방지용피뢰기Korean Registered Utility 0441342: λ / 4 tube type arrestor element and lightning arrester

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술로서, 본 발명의 목적은 한 쌍의 이격된 스파이럴 안테나의 사이에 유전체를 삽입하여 공진 필터를 구현함으로써 서지 및 PCI 주파수 제거 성능이 우수하면서도 PIMD 손실을 제거할 수 있도록 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a resonance filter by inserting a dielectric between a pair of spaced apart spiral antennas, Thereby eliminating losses.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 양측부에 입출력 단자가 구비된 하우징과, 외부로부터 고주파 신호가 입력되는 입력단자와, 상기 고주파 신호가 출력되는 출력단자와, 상기 하우징 내부에 상호 이격되도록 배치된 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나와, 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나 간에 삽입되는 유전체 판과, 상기 입력단자와 제 1 스파이럴 안테나 간을 연결하는 제 1 도체와, 상기 제 2 스파이럴 안테나와 출력단자 간을 연결하는 제 2 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기가 제공된다.According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a method of driving a plasma display panel including a housing having input / output terminals on both sides thereof, an input terminal to which a high frequency signal is inputted from the outside, A first conductor connected between the input terminal and the first spiral antenna, and a second conductor connected between the first and second spiral antennas, And a second conductor connected between the second spiral antenna and the output terminal. The surge protection PCI protector using the spiral antenna is provided.

여기서, 주파수 특성을 조절하기 위해, 상기 유전체 판은 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나 간의 차단 면적을 가변가능하도록 설치하거나, 상기 유전체 판의 유전율에 따라 상기 스파이럴 안테나의 안테나 패턴의 선폭 및 선간 거리가 결정될 수 있다.Here, in order to adjust the frequency characteristics, the dielectric plate may be provided such that the cut-off area between the first and second spiral antennas is variable, or the line width and the line-to-line distance of the antenna pattern of the spiral antenna depend on the dielectric constant of the dielectric plate Can be determined.

상기 제 1 스파이럴 안테나, 유전체 판 및 제 2 스파이럴 안테나가 상호 밀착되도록 고정하기 위한 밀착고정수단이 더 포함되는 것이 바람직하다.The first spiral antenna, the dielectric plate, and the second spiral antenna may further include an adhesion fixing means for fixing the first spiral antenna, the dielectric plate and the second spiral antenna so as to be in close contact with each other.

그리고, 상기 유전체 판은 서지 신호에 대한 절연내력을 높이기 위해, 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나보다 외측으로 더 돌출되도록 하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나보다 넓은 면적을 갖도록 형성되는 것도 가능하다.The dielectric plate may have a larger area than the first and second spiral antennas so as to further protrude outwardly from the first and second spiral antennas to increase the dielectric strength against the surge signal .

본 발명에 따르면 서지 주파수 제거 성능이 우수하면서도 PIMD 손실을 제거할 수 있어 고주파 대역의 신호 처리에 있어 주파수 간섭 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to eliminate a PIMD loss while having a superior surge-frequency rejection performance, thereby solving a frequency interference problem in signal processing in a high-frequency band.

도 1a와 도 1b는 L자 공진 필터의 개략적인 구조를 도시한 것이다.
도 2는 종래 I자 부하 구조의 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 서지 보호기의 공진 필터의 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 서지 보호기의 공진 필터의 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 스파이럴 안테나의 일례를 도시한 것이다.
도 7은 유전체 판을 이용하여 공진 주파수 특성을 개선하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 1쌍의 스파이럴 안테나와 유전체 판의 밀착 구조를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 변형례에 따른 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 구조를 도시한 단면도이다.1A and 1B show a schematic structure of an L-shaped resonance filter.
2 shows an example of a surge protection PCI protector for a conventional I-character load structure.
3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a surge protection PCI protection device using a spiral antenna according to the present invention.
4 is an exploded perspective view showing a structure of a resonance filter of a surge protector according to the present invention.
5 is a perspective view showing a structure of a resonance filter of a surge protector according to the present invention.
6 shows an example of a spiral antenna used in the present invention.
7 is a view for explaining a method of improving resonance frequency characteristics using a dielectric plate.
Fig. 8 shows a close contact structure of a pair of spiral antennas and a dielectric plate.
9 is a cross-sectional view illustrating the structure of a surge protection PCI protector according to a modification of the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 구조를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 공진 필터의 구조를 도시한 분해 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 공진 필터의 구조를 도시한 사시도, 도 은 본 발명에 사용되는 스파이럴 안테나의 일례를 도시한 것, 도 6은 본 발명에 사용되는 스파이럴 안테나의 일례를 도시한 것이다.FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a surge protection PCI protection device using a spiral antenna according to the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view showing a structure of a resonance filter of a surge protection PCI protection device according to the present invention, A perspective view showing a structure of a resonance filter of a surge protection combined type PCI protector according to the present invention shows an example of a spiral antenna used in the present invention, and Fig. 6 shows an example of a spiral antenna used in the present invention .

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 서지 보호 겸용 PCI 보호기는 양측부에 입출력 단자가 구비된 하우징(11)과, 외부로부터 고주파 신호가 입력되는 입력단자(12)와, 고주파 신호가 출력되는 출력단자(13)와, 한 쌍의 스파이럴 안테나(14, 15)와, 한 쌍의 스파이럴 안테나(14, 15) 간에 삽입되는 유전체 판(16)과, 스파이럴 안테나(14, 15)를 각각 입력단자(12)와 출력단자(13)로 연결하는 제 1 및 제 2 도체(17,18)를 포함하여 구성된다.3 to 5, the surge protection PCI protector according to the present invention includes a housing 11 having input / output terminals on both sides thereof, an input terminal 12 to which a high frequency signal is inputted from the outside, A dielectric plate 16 inserted between a pair of spiral antennas 14 and 15 and a pair of spiral antennas 14 and 15 to which signals are output, The first and second conductors 17 and 18 connect the input terminal 12 and the output terminal 13, respectively.

스파이럴 안테나(14,15)는 도 6에 도시된 바와 같이, 기판 상에 일정 폭을 갖는 도선을 일정 선간 거리를 유지하면서 나선형태의 패턴으로 형성한 것을 기본으로 하되, 다양한 주파수에 대응하여 위한 방안으로 지그재그 또는 원형평판 또는 4각 평판 등 다양하게 구비할 수 있는 응용 범위를 가지는 2개의 스파이럴 안테나(14,15)의 공진 주파수에 해당하는 신호가 입력단자(12)를 통해 입력되면 제 1 스파이럴 안테나(14)가 송신 안테나로서 동작하고 출력단자(13)에 연결된 제 2 스파이럴 안테나(15)가 수신 안테나로서 동작하여 입력단자(12)를 통해 입력된 고주파 신호가 출력단자(13)를 통해 출력되며, 그 외의 주파수 대역의 신호가 입력되는 경우에는 신호전달이 되지 않으므로 대역통과 필터로서 동작하게 된다.As shown in FIG. 6, the spiral antennas 14 and 15 are formed on a substrate in such a manner that a wire having a constant width is formed in a spiral pattern while maintaining a predetermined line distance, When a signal corresponding to a resonance frequency of two spiral antennas 14 and 15 having various application ranges such as a zigzag, a circular plate or a quadrilateral plate is input through the input terminal 12, The first spiral antenna 14 operates as a transmitting antenna and the second spiral antenna 15 connected to the output terminal 13 operates as a receiving antenna so that a high frequency signal inputted through the input terminal 12 is outputted through the output terminal 13 , And when signals of other frequency bands are inputted, signal transmission is not performed, and therefore, it operates as a band-pass filter.

일반적인 안테나는 공기 중으로 고주파 신호를 송출하나 공기는 전달 손실이 상당히 발생하므로 2개의 스파이럴 안테나(14,15) 사이에 유전체 판(16)을 삽입하여 신호 전달 효율을 높여 고주파 신호의 손실이 없도록 하는 것이 바람직하다.Generally, an antenna transmits a high-frequency signal into the air while a transmission loss is considerably generated in the air. Therefore, the dielectric plate 16 is inserted between the two spiral antennas 14 and 15 to increase signal transmission efficiency, desirable.

또한, 공기는 고전압에서는 절연력이 낮아 제 1 스파이럴 안테나(14)를 통해 고전압 서지가 유입되는 경우 유입된 서지가 저지되지 못하고 제 2 스파이럴 안테나(15)를 통해 출력단자(13)로 출력될 수 있으나, 유전체 판(16)을 삽입하는 경우 공기에 비해 절연 효과가 크므로 고전압 서지 및 PCI 신호를 효과적으로 차단할 수 있게 된다.When the high voltage surge flows through the first spiral antenna 14, the surge is not blocked, and the air can be output to the output terminal 13 through the second spiral antenna 15 However, when inserting the dielectric plate 16, since the insulation effect is greater than air, the high voltage surge and the PCI signal can be effectively blocked.

즉, 2개의 스파이럴 안테나(14) 간에 유전체 판(16)을 개재함으로써 안테나 간의 공진 주파수 특성과 유전체의 무손실 신호 전달 특성을 이용하여 원하는 신호는 효율적으로 전달시키면서 유전체의 높은 절연력을 이용하여 서지 또는 PCI 전압을 차단할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 주된 특징이다.That is, by interposing the dielectric plate 16 between the two spiral antennas 14, the desired signal can be efficiently transmitted using the resonance frequency characteristics between the antennas and the lossless signal transmission characteristics of the dielectric, It is a main feature of the present invention to be able to block the PCI voltage.

스파이럴 안테나(14,15)의 도선의 선폭(W)과 선간 거리(P)는 유전체 판(16)의 두께 및 유전율에 따라 조절될 수 있다. 즉, 본 발명에서 스파이럴 안테나(14,15)에 형성된 나선의 선폭(W), 선간 거리(P), 유전체 판(16)의 유전율 및 두께에 따라 주파수 특성이 달라지게 된다. 따라서, 원하는 주파수 특성을 얻기 위해서는 이들 4가지 요소의 최적화가 중요하며 신호의 주파수나 원하는 절연 내역 등에 따라 유전체 판(16)의 유전율과 두께가 결정되는 경우에는 그에 따라 스파이럴 안테나(14,15)에 형성된 나선의 선폭(W)과 선간 거리(P)를 조절하여 원하는 주파수 특성을 얻도록 할 수 있게 되는 것이다.The line width W and the line-to-line distance P of the conductive lines of the spiral antennas 14 and 15 can be adjusted according to the thickness and the dielectric constant of the dielectric plate 16. That is, in the present invention, the frequency characteristics vary depending on the line width W, the line-to-line distance P, the dielectric constant and thickness of the dielectric plate 16 formed on the spiral antennas 14 and 15. Therefore, if the dielectric constant and thickness of the dielectric plate 16 are determined according to the frequency of the signal, the desired insulation properties, etc., optimization of these four factors is important to obtain desired frequency characteristics, It is possible to obtain a desired frequency characteristic by adjusting the line width W and the line-to-line distance P of the formed helix.

도 7은 유전체 판을 이용하여 공진 주파수 특성을 개선하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a method of improving resonance frequency characteristics using a dielectric plate.

신호 전달 손실을 방지하기 위해서는 도 5와 같이 유전체 판(16)이 2개의 안테나(14,15) 간을 전면적으로 차단하도록 하는 것이 일반적이나, 경우에 따라서는 도 7과 같이 유전체 판(16)의 삽입 깊이를 조절하여 2개의 안테나(14,15) 간의 차단 면적을 조절함으로써 공진 필터의 주파수 특성을 조절할 수도 있다.In order to prevent a signal transmission loss, it is general that the dielectric plate 16 cuts off between the two antennas 14 and 15 as shown in FIG. 5. However, in some cases, as shown in FIG. 7, The frequency characteristics of the resonant filter can be adjusted by adjusting the insertion depth to adjust the blocking area between the two antennas 14 and 15. [

도 8은 1쌍의 스파이럴 안테나와 유전체 판의 밀착 구조를 도시한 것이다. 스파이럴 안테나는 매우 민감한 공진 주파수 특성을 나타내므로 2개의 안테나 간에 유전체 판(16)을 삽입하는 경우 일정값 이상의 유전율과 두께가 되면 유전율의 포화현상으로 공진특성이 무뎌져서 통과 대역의 주파수 범위가 넓어질 수 있다.Fig. 8 shows a close contact structure of a pair of spiral antennas and a dielectric plate. Since the spiral antenna exhibits very sensitive resonance frequency characteristics, when the dielectric plate 16 is inserted between the two antennas, if the dielectric constant and thickness are higher than a certain value, the resonance characteristics become dull due to the saturation phenomenon of the dielectric constant, .

이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이 볼트 등의 체결부재를 이용하여 제 1 스파이럴 안테나(14), 유전체 판(16) 및 제 2 스파이럴 안테나(15)를 강하게 밀착시키는 것이 바람직하다. 도 8에서는 밀착 고정수단으로서 절연성 볼트 등의 체결부재를 예시하였으나 그 외에 다양한 밀착 고정수단이 사용될 수 있다.To this end, it is preferable that the first spiral antenna 14, the dielectric plate 16, and the second spiral antenna 15 are strongly adhered to each other by using a fastening member such as a bolt as shown in Fig. In Fig. 8, a fastening member such as an insulating bolt is exemplified as the close fastening means, but various other fastening fastening means can be used.

도 9는 본 발명의 변형례에 따른 서지 보호 겸용 PCI 보호기의 구조를 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating the structure of a surge protection PCI protector according to a modification of the present invention.

도 9의 변형례는 유전체 판(16)이 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나(14,15)보다 넓은 면적으로 형성되어, 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나(14,15) 간을 차단하기 위한 것보다 일정거리 외측으로 더 돌출되도록 하는 것이다.9, the dielectric plate 16 is formed to have a wider area than the first and second spiral antennas 14 and 15 so as to shield the first and second spiral antennas 14 and 15 And further protrudes outward a certain distance.

상술한 바와 같이, 절연내력을 높이기 위해 유전체 판(16)을 두껍게 하는 경우 주파수 특성이 저하될 수 있으므로 유전체 판(16)을 두께를 늘리는 것은 한계가 있다.As described above, when the dielectric plate 16 is thickened to increase the dielectric strength, the frequency characteristics may be degraded. Therefore, there is a limit to increase the thickness of the dielectric plate 16.

따라서, 본 실시예에서는 유전체 판(16)은 최적의 주파수 특성을 갖는 두께로 형성하고, 유전체 판(16)의 직경 즉 면적을 확장하여 절연내력을 높일 수 있도록 하였다. 유전체 판(16)의 직경이 안테나(14,15)보다 1mm 크게 형성되는 경우 유전체 판(16) 양측에 1mm의 벽이 형성되므로 유전체 두께를 2mm 크게 한 것과 동일한 절연효과를 나타내게 된다. 따라서, 유전체 판(16)의 직경이 안테나(14,15)보다 3mm 크게 형성되는 경우 전체적으로 6mm의 절연벽 형성의 효과가 나타나고 6mm의 절연벽은 18KV 정도의 절연내력을 갖게 되므로 고전압에 대한 절연력이 높아지는 효과가 있다.Therefore, in this embodiment, the dielectric plate 16 is formed to have a thickness having an optimum frequency characteristic, and the dielectric strength of the dielectric plate 16 can be enlarged to increase the dielectric strength. In the case where the diameter of the dielectric plate 16 is 1 mm larger than the diameters of the antennas 14 and 15, a wall of 1 mm is formed on both sides of the dielectric plate 16, thereby exhibiting the same insulation effect as that of increasing the dielectric thickness by 2 mm. Therefore, when the diameter of the dielectric plate 16 is 3 mm larger than the diameters of the antennas 14 and 15, the effect of forming an insulating wall of 6 mm is shown as a whole, and the insulating wall of 6 mm has an insulating proof of 18 KV. .

이러한 절연효과를 증대시키기 위해 유전체 크기를 더 크게 하는 것은 부품과 제품 사이즈를 함께 크게 하는 문제가 있다.Increasing the dielectric size to increase this insulation has the problem of increasing the size of the part and the product together.

따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 상기한 문제를 해결하기 위해 안테나(14,15)에 절연코팅부(19)를 형성하여 상기한 문제를 해결 하면서 동시에 밀착 고정수단을 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, as shown in FIG. 10, it is preferable to form the insulating coating portion 19 on the antennas 14 and 15 in order to solve the above-mentioned problem, desirable.

절연코팅은 세라믹, 유리, 에폭시, 에나멜 등 다양하게 선택할 수 있는 것이다.The insulating coating can be selected from ceramic, glass, epoxy, and enamel.

예를 들어, 안테나(14,15)에 10μm 두께의 에나멜 코팅을 하는 경우 약 10,000V의 절연력을 제공할 수 있어 보호기 전체 사이즈를 컴팩트하게 유지하면서도 높은 절연성능을 가질 수 있게 된다.For example, an enamel coating of 10 micrometers in thickness on the antennas 14 and 15 can provide an insulation power of about 10,000 V, which allows a high insulation performance while maintaining the overall size of the protector compact.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

10 : 서지 보호기 11 : 하우징
12 : 입력단자 13 : 출력단자
14 : 제 1 스파이럴 안테나 15 : 제 2 스파이럴 안테나
16 : 유전체 판 17 : 제 1 도체
18 : 제 2 도체 19 : 절연코팅부
20 : 결합부재10: surge protector 11: housing
12: Input terminal 13: Output terminal
14: first spiral antenna 15: second spiral antenna
16: dielectric plate 17: first conductor
18: second conductor 19: insulating coating portion
20:

Claims (6)

양측부에 입출력 단자가 구비된 하우징과;
외부로부터 고주파 신호가 입력되는 입력단자와;
상기 고주파 신호가 출력되는 출력단자와;
상기 하우징 내부에 상호 이격되도록 배치된 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나와;
상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나 간에 삽입되는 유전체 판과;
상기 입력단자와 제 1 스파이럴 안테나 간을 연결하는 제 1 도체와;
상기 제 2 스파이럴 안테나와 출력단자 간을 연결하는 제 2 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기.A housing having input / output terminals on both sides thereof;
An input terminal to which a high frequency signal is input from the outside;
An output terminal for outputting the high-frequency signal;
First and second spiral antennas disposed to be spaced apart from each other in the housing;
A dielectric plate inserted between the first and second spiral antennas;
A first conductor connecting between the input terminal and the first spiral antenna;
And a second conductor connecting between the second spiral antenna and the output terminal. 제 1 항에 있어서,
상기 유전체 판은 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나 간의 차단 면적을 가변가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric plate is installed to vary a cut-off area between the first and second spiral antennas, and a surge protection PCI protection device using the spiral antenna. 제 1 항에 있어서,
상기 유전체 판의 유전율에 따라 상기 스파이럴 안테나의 안테나 패턴의 선폭 및 선간 거리가 결정되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기.The method according to claim 1,
Wherein a line width and a line-to-line distance of the antenna pattern of the spiral antenna are determined according to a dielectric constant of the dielectric plate. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 스파이럴 안테나, 유전체 판 및 제 2 스파이럴 안테나가 상호 밀착되도록 고정하기 위한 밀착고정수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기.The method according to claim 1,
Further comprising a contact fixing means for fixing the first spiral antenna, the dielectric plate and the second spiral antenna so as to be in close contact with each other. 제 1 항에 있어서,
상기 유전체 판은 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나보다 외측으로 더 돌출되도록 하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 안테나보다 넓은 면적을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric plate is formed to have a larger area than the first and second spiral antennas so as to protrude further outward than the first and second spiral antennas. 제 1 항에 있어서,
절연내력을 높이기 위해 상기 제 1 스파이럴 안테나 및 제 2 스파이럴 안테나의 표면 또는 상기 제 1 스파이럴 안테나, 유전체 판 및 제 2 스파이럴 안테나가 밀착된 상태에서 표면에 절연코팅부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나를 이용한 서지 보호 겸용 PCI 보호기.The method according to claim 1,
Wherein an insulating coated portion is formed on a surface of the first and second spiral antennas or the first and second spiral antennas, the dielectric plate and the second spiral antenna in close contact with each other to increase the dielectric strength of the spiral antenna. Used surge protection combined PCI protector.
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