KR101489917B1 - 다도체를 통한 다중 유도성 인가 가능 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다도체를 통해 신호의 인가 가능 장치에 관한 것이고, 이 장치는 공통 모드, 차동 모드, 및 의사 차동 모드로 구분되는 다중 직교 모드의 인가를 포함하고, 각 커플러를 통한 인가를 위한 각 루프의 턴 횟수와 각 커플러에 있어서의 각 도체의 턴 횟수가 차동 모드, 의사 차동 모드 및 공통 모드로부터 선택된 인가를 생성하도록 이루어짐으로써 통신 성능을 증가시킨다.

Description

다도체를 통한 다중 유도성 인가 가능 장치{DEVICE ENABLING MULTIPLE INDUCTIVE INJECTIONS THROUGH MULTIPLE CONDUCTORS}
본 명세서의 발명의 명칭에 언급된 바와 같이, 하기 발명은 다도체(multiple conductor)를 통한 다중 유도성 인가 가능 장치에 관한 것이다.
임의의 통신 시스템에 있어서, 최대 전송 용량, 신뢰성, 범위 등을 달성하기 위해 통신 매체의 특성을 가능한 많이 활용하는 것을 하나의 목적으로 한다. 다도체로 이루어진 통신 매체의 경우, 상기 목적의 하나 이상을 달성하기 위해 이들 도체를 사용하는 것이 가능하다. 다른 어플리케이션 중에서 통신 품질을 개선시키고, 주파수의 재이용을 증가시키기 위한 최첨단 방법이 존재하지만, 이를 가능하게 하기 위해서는 신호가 적절하게 인가될 필요가 있다.
본 발명은 구체적으로 구현 방법이 통신 품질을 향상시키기에 보다 용이해지도록 다도체를 통한 다중 유도성 인가를 행하기 위해 고안된 장치를 소개한다.
통신 시스템은 신호를 위한 전송 매체를 필요로 하고, 이것은 다도체로 이루어지는 경우가 많다. 이들 다도체는 통신 시스템의 각종 특성, 특히 전송 용량 또는 노이즈 면역성 등을 향상시키기 위해 활용될 수 있다. 다도체 매체를 활용하는 방법 중 하나는 올바른 방식으로 매체에 신호를 인가할 필요가 있는 직교 모드를 사용하는 것이고; 이것은 유도적 또는 전압적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 장치는 "Method for increasing the performance of a communications system on a medium made up of multiple conductors"에 관한 스페인 특허 출원 200702256호에 명시된 방법을 적용하여 다도체 매체에 유도적으로 신호를 인가할 수 있도록 고안된다. 이 특허와 마찬가지로, 본 발명의 장치의 설명은 이하에 언급된 각종 종래의 개념을 사용한다. "모드"는 도체, 기준면, 또는 양쪽의 선택적인 조합으로의 전압 또는 전류의 인가가라고 이해된다. 마찬가지로, "직교 다중 인가"은 서로 직교하는 다중 모드의 인가으로서 정의된다. 인가 모드는 공통 모드, 차동 모드(differential mode) 및 의사 차동 모드(pseudo differential mode)로 나누어진다. 공통 모드는 기준면을 통하여 전류를 순환시키는 것이다. 차동 모드는 도체에 의한 인가 및 다른 것을 통한 리턴의 수집으로 이루어지고, 한편 의사 차동 모드는 1개 이상의 도체 사이의 전압 또는 전류의 인가 및 인가에 사용된 것과 다른 1개 이상의 도체를 통한 리턴으로 이루어지며, 이 경우 사용된 도체의 수는 2개를 초과한다.
최근, 매체가 다도체인 경우에 통신 시스템의 성능을 증가시키도록 의도된 방법에 관한 소정 특허가 존재하지만, 그 매체에서의 인가 문제는 해결되지 않았다. 본 발명의 장치는 이러한 결점을 해결하고, 인가 중에 직교 모드를 달성하기 위해서 그 매체에서 유도 인가를 행하는 특정 방법을 제시하므로; 상술의 문제를 해결하고, 그 결과 최근 존재하는 문헌에 의해 예상되지 않는다.
또한, 최첨단 기술은 유도성 커플러에 관한 특허를 포함하지만, 이것은 본 발명을 예상하지 않는다. 이들 특허 중 하나는 "Coupling device"로서 공지된 WO 03/063381-A1 문헌이고, 이것은 전기 회로망의 다른 가지들에 인가하는 것을 필요로 하는 영역 및 이들 인가가 각 가지의 2개의 도체에 별도로 행해지는 영역에 대한 유도 결합 방법을 설명한다. 상술의 방법을 고려하면, 공통 모드, 차동 모드 및 의사 차동 모드로의 인가으로 다도체를 통한 직교 다중 인가를 행하는 것이 불가능하고, 상기 특허는 본 발명의 장치를 예상하지 않는 것으로 나타내어진다.
이전 섹션에 기재된 목적을 달성하고 단점을 회피하기 위해 본 발명은 N개의 도체와 기준면으로 이루어진 매체 상에서의 통신 시스템의 성능을 증가시키기 위한 방법을 적용하게 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치로 이루어진다. 상기 장치는 하기의 요소와 접속: 각각의 신호를 상기 도체내로 인가하는 E개(E가 1과 N 사이임)의 신호 입력; A개(A는 신호 입력수의 두배(2×E) 이상임)의 유도성 커플러[상기 장치에 사용된 커플러의 수는 인가 모드의 수와 상기 각각의 인가 모드에 의해 사용된 도체의 수에 의존하고, 상기 도체는 한가지 이상의 경우에 있어서 상기 유도성 커플러내의 갭을 통과함]; 각기 차동 모드, 의사 차동 모드 및 공통 모드 사이에서 선택된 모드를 인가하고, 상기 루프가 전류를 인가하고 있는 상기 도체 주위에 위치된 상기 커플러를 통과하는 E개의 신호 인가 루프(상기 루프가 각 유도성 커플러를 횡단하는 방향은 상기 도체내에 인가되기 원하는 전류의 방향을 결정함)로 이루어지며, 각 커플러상의 각 인가 루프의 턴 횟수 및 각 커플러상의 각 도체의 턴 횟수는 인가가 이루어지도록 차동, 의사 차동 및 공통 모드 사이에서 선택적으로 선택된다. 상기 인가된 신호가 서로 직교하는 방식으로 상기 도체의 N개의 조합까지 통신 신호를 인가할 수 있다.
상기 장치에 있어서, 공통 모드에서 인가된 신호 입력을 기준면이라 하고, 상기 공통 모드에서의 인가를 위해 사용된 루프의 단부 중 하나에 접속되고, 상기 루프의 타단부는 상기 기준면에 접속되는 동안 차동 모드 또는 의사 차동 모드에서 인가된 신호 입력은 밸런싱되고, 각 루프의 두개의 단부에 접속된다.
상기 유도성 커플러는 나노크리스탈라인 재료 또는 강자성 세라믹 재료 등의 고투자율을 가진 요소이고, 그 형상은 상기 도체와 상기 루프가 횡단할 수 있게 한다.
본 발명에 의한 장치의 실시형태에 있어서, 상기 커플러의 수는 상기 차동 인가에 의해 사용된 도체의 수와 동일하여 도체내에 전류를 인가하는 상기 모든 인가는 그 도체와 관련된 유도성 커플러를 사용할 것이다.
이 경우에 있어서, 상기 인가 루프가 직교 인가를 달성하는 전류의 적정 비율을 유지하기 위해 필요한 만큼 여러번 그 커플러를 횡단하는 동안 각 도체는 이와 한번 관련된 상기 커플러만을 횡단한다.
상기 장치의 다른 대체 실시형태에 있어서, 상기 커플러의 수는 상기 사용된 인가 모드의 수와 동일하여 상기 각 인가 모드가 이와 관련된 단일 커플러를 구비하고 있다.
이 경우에 있어서, 상기 커플러와 관련된 인가 모드에 의해 사용된 도체가 직교 인가를 달성하는 전류의 적정 비율을 유지하기 위해 필요한 만큼 여러번 커플러를 횡단하는 동안 단일 루프는 각 커플러를 한번만 횡단한다.
결국, 본 발명에 의한 장치는 모든 다도체 매체에서 사용될 수 있고, 다도체로 이루어진 상기 통신 채널이 전기 회로망인 경우를 위해 특별히 개발된 것이다.
이하, 설명의 용이한 이해와 전체 부분의 형성을 위해 예시와 비한정의 방식으로 표현된 본 발명의 목적을 나타낸 도면이 첨부된다.
도 1은 상이한 요소와 접속을 가진 N개의 도체상의 N 신호를 갖는 다중 인가 장치의 예를 나타낸다.
도 2는 각 도체가 단일 유도성 커플러와 관련된 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 3은 각 인가 모드가 단일 유도성 커플러와 관련된 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 4는 차동 인가과 의사 차동 인가 두가지 인가만이 수행되는 3개의 도체를 가진 매체에 있어서의 실시형태의 예를 나타낸다.
이하, 본 발명의 각종 실시형태를 도면에 도입된 숫자를 참조하여 설명한다.
이론적으로, 전송 매체를 사용하는 통신 시스템의 성능을 성공적으로 최대화하기 위해 그 전송 매체를 다도체로 구성하는 특성을 이용하는 것이 가능하다. 실제로, 신호가 매체에 직교로 인가되는 방식으로 다도체 매체에 전류를 분배하는 방법을 달성할 수 있고, 인가 중 보다 낮은 간섭 전류 레벨, 보다 넓은 범위 등이 달성된다. 이들 방법의 주요 문제점은 다도체 매체에서의 신호 인가가다.
본 발명의 장치는 다도체 매체를 사용하는 시스템의 통신 용량을 증가시키는 소망의 방법에 따르기 위해서 유도 인가를 최적으로 행할 수 있다.
도 1은 유도 다중 인가 장치에 의해 N 인가가 행해지는 기준면(4)으로 참조되는 N개의 도체의 채널을 나타내는 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태에 있어서, 짝수의 N개의 도체(21~2N)가 있고, N은 공통 모드에 인가되는 신호(11), 차동 모드에 인가되는 다중 신호(12~1X) 및 의사 차동 모드에 인가되는 다중 신호(1X+1~1N)로 나누어지는 신호(11~1N)를 입력한다. 마찬가지로, 이 실시형태에 있어서 각 도체에 대한 유도성 커플러(3)가 있고, 인가가 사용된다. 신호가 인가되는 도체에의 직교 인가를 달성하기 위해서, 전류의 인가 방향 및 인가 루프의 리턴수는 사용된 통신의 특성의 성능을 증가시키기 위한 방법에 따라 적절한 것을 사용할 것이다.
상기 도면에서 알 수 있듯이, 공통 모드에서의 인가은 기준면(4)을 통하여 그것의 리턴을 갖지만, 차동 모드 및 의사 차동 모드는 상기 도체(21~2N) 상에 단독으로 전류를 형성한다.
차동 모드의 최대수는 도체의 수에 따라 달라지고, 짝수의 콘덕트에 대해서는 N/2이고, 홀수의 도체에 대해서는 (N-1)/2이다.
도 1의 이해를 돕기 위해서, 상기 차동 도체에 대해 묘사된 전류는 3개의 서브스크립트를 갖는다. 첫번째는 공통 모드(c), 차동 모드(d) 또는 의사 차동 모드(pd)인지의 여부를 나타내고; 두번째는 인가 신호의 수(1~N)이고; 세번째는 전류가 분포되는 콘덕트의 수(본 실시예에서는 1~N)이다.
다른 실시형태는 도 2에 나타내고, 여기서, 상기 장치는 기준면(4)을 참조로 5개의 도체(21~25)로 이루어진 채널에 대해 나타낸다. 이 때, 사용된 유도성 커플러의 개수를 과감히 감소시켜 하나의 커플러(3)만이 각각의 도체에 사용된다. 특정 도체에서의 신호를 결합하는데 필요로 되는 개개의 인가 모드는 그 도체에 대한 커플러를 사용해야 한다. 이것은 각각의 모드의 여러 인가 루프가 도체를 감싸는 동일 커플러를 통과할 수 있다는 것을 의미한다. 상기 도체(2)는 그들의 유도성 커플러(3)를 1회만 통과하지만, 상기 인가 루프는 상기 인가 모드 중에 직교성의 특성을 인정하는 커플링 비율을 보장하기 위해서 필요한 만큼 많이 상기 커플러를 통과할 수 있고, 이것은 본 발명의 장치에 사용된 성능을 증가시키기 위한 방법에 의해 결정될 수 있다.
도 2에 있어서, 공통 모드(1c), 차동 모드(1d1 및 1d2) 및 의사 차동 모드(1pd1 및 1pd2)에서 결합되는 입력이 묘사된다. 상기 입력은 공통 모드(1c), 차동 모드(1d1 및 1d2) 및 의사 차동 모드(1pd1 및 1pd2)에서 결합되는 전류를 생성한다. 상기 장치에 사용된 방법에 따라서 각각의 커플러 간의 신호를 운반하는 루프는 신호의 직교성을 생성하도록 해야한다. 이 경우, 두번째 의사 차동 커플링의 루프는 그 도체 상의 전류의 정확한 값을 얻기 위해서 최하측 도체(25)에 위치된 커플러(3)에 4개의 턴을 제공해야 한다. 상기 도체 상의 인가의 직교성의 상태는 상기 인가 전류의 방향 및 상기 인가 루프의 턴의 개수 또는 상기 유도성 커플러를 통한 각각의 도체의 개수를 결정한다. 각각의 유도성 커플링의 전기 등가 모델은 1개 이상의 공용 와인딩을 지닌 트랜서포머인지의 여부에 상응하고, 여기서, 상기 와인딩은 한편으로는 인가 루프이고 다른 한편으로부 콘덕트일 수 있다. 임피던스의 어댑션의 조건을 가정하면, 도 2에 나타낸 콘덕트에서 각각의 커플링의 전류의 분포가 일어난다.
또한, 도 3은 본 발명의 장치의 유도성 커플링의 또 다른 실시형태를 나타내고, 여기서, 각각의 인가 모드는 상기 모드가 신호를 결합해야하는 도체를 통과하는 것과 관련된 단일 커플러(3)를 갖는다. 이 경우, 다른 의사 차동 모드(1pd)에 공통 모드 신호(1c), 차동 모드(1d) 신호를 인가하는 3개의 도체(21, 22 및 23)가 있다. 상기 입력 신호는 상기 도체에 유도적으로 결합되는 상응하는 전류(Ic, Id 및 Ipd)를 생성한다.
본 실시형태에 있어서, 이것은 상기 각각의 도체(2) 사이의 신호의 직교성의 특성을 보장하기 위해 정확한 방향으로 적당한 개수의 턴으로 유도성 커플러(3)를 횡단하는 도체이다. 한편, 상기 인가 루프는 그들의 유도성 커플링을 1회만 통과할 수 있다. 도면은 3개 이하의 직교 인가 모드가 가능한 총 3개의 도체에 대한 실시형태를 나타낸다. 이 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전류의 분포는 공통 모드 전류에 대해 콘덕트당 Ic/3, 차동 모드 전류에 대해 콘덕트당 1d/2, 의사 차동 모드 전류에 대해 콘덕트당 Ipd/3 또는 Ipd/6일 수 있다.
마지막으로, 도 4는 차동 모드 및 의사 차동 모드의 유도성 커플링만이 행해진 3개의 도체(21, 22 및 23)의 채널에 대한 실시형태를 나타낸다. 일반적으로 상기 공통 모드는 신호 손실이 커질수록 방사선으로부터의 간섭이 커지는 것을 표시하고, 그래서 이것은 방사선에 관한 표준 및 다른 국제 규정에 따르기 위해서 일반적으로 실제 실행에 사용되지 않는다.
이 경우, 2개의 신호 입력, 차동 모드(1d)에 인가되는 신호 입력 및 그들의 상응하는 전류(Ip 및 Ipd)를 발생시키는 의사 차동 모드(1pd)에 인가되는 신호 입력이 있다. 각각의 도체는 상기 도체(21, 22, 23)가 상기 커플러를 한번만 횡단하도록 그 자체 커플러(3)를 갖는 한편, 상기 신호 입력과 접속되는 루프는 상기 인가 중에 직교성을 달성시키기 위해 정확한 방향으로 적당한 횟수를 상기 루프가 횡단해야 한다.
구체적으로, 상기 차동 루프는 상부 도체(21)의 커플러(3)를 순방향으로 및 중간 도체(22)의 커플러를 역방향으로 횡단하고, 상기 차동 전류의 하프(Id/2)는 상기 2개의 도체(21 및 22)의 반대 방향으로 발생된다. 한편, 상기 의사 차동 루프는 상기 상부 도체(21) 및 중간 도체(22)의 커플러(3)를 순방향으로, 2개의 턴을 제공하는 하부 도체(23)의 커플러(3)를 역방향으로 횡단한다. 이 때문에, 의사 차동 전류(Ipd)는 상기 상부 도체(21) 및 중간 도체(22)에서 순방향으로 발생되고, 상기 하부 도체(23)에서 반대방향(2x1pd)으로 두배가 된다. 생성된 상기 형태의 인가은 직교의 Ipd1 및 Ipd2를 이론적으로 증명할 수 있다.

Claims (8)

  1. N개의 도체와 기준면으로 이루어진 매체 상에 통신 시스템의 성능을 증가시키기 위한 방법을 적용하게 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치로서:
    상기 도체의 N개의 조합까지 통신 신호를 인가하고, 서로 직교하는 인가된 신호를 얻기 위해,
    각각의 신호를 상기 도체내로 인가하는 E개(E가 1과 N 사이임)의 신호 입력;
    A개(A는 신호 입력수의 두배(2×E) 이상임)의 유도성 커플러[상기 장치에 사용된 커플러의 수는 인가 모드의 수와 상기 각각의 인가 모드에 의해 사용된 도체의 수에 의존하고, 상기 도체는 한가지 이상의 경우에 있어서 상기 유도성 커플러내의 갭을 통과함];
    각기 차동 모드, 의사 차동 모드 및 공통 모드 사이에서 선택된 모드를 인가하고, 루프가 전류를 인가하고 있는 상기 도체 주위에 위치된 상기 커플러를 통과하는 E개의 신호 인가 루프(루프가 각 유도성 커플러를 횡단하는 방향은 상기 도체내에 인가되기 원하는 전류의 방향을 결정함)로 이루어지며,
    각 커플러상의 각 인가 루프의 턴 횟수 및 각 커플러상의 각 도체의 턴 횟수는 인가가 이루어지도록 차동, 의사 차동 및 공통 모드 사이에서 선택적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    공통 모드에서 인가된 신호 입력을 기준면이라 하고, 상기 공통 모드에서의 인가를 위해 사용된 루프의 단부 중 하나에 접속되고, 상기 루프의 타단부는 상기 기준면에 접속되는 동안 차동과 의사 차동 사이에서 선택된 모드에서 인가된 신호 입력은 밸런싱되고, 각 루프의 두개의 단부에 접속되는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도성 커플러는 나노크리스탈라인 재료와 강자성 세라믹 재료 중에서 선택된 고투자율을 가진 요소이고, 그 형상은 상기 도체와 상기 루프가 횡단하게 할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커플러의 수는 상기 차동 인가에 의해 사용된 도체의 수와 동일하여 도체내에 전류를 인가하는 상기 모든 인가는 그 도체와 관련된 유도성 커플러를 사용하는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인가 루프가 직교 인가를 달성하는 전류의 적정 비율을 유지하기 위해 필요한 만큼 여러번 그 커플러를 횡단하는 동안 각 도체는 이와 한번 관련된 상기 커플러만을 횡단하는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 커플러의 수는 상기 사용된 인가 모드의 수와 동일하여 상기 각 인가 모드가 이와 관련된 단일 커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 커플러와 관련된 인가 모드에 의해 사용된 도체가 직교 인가를 달성하는 전류의 적정 비율을 유지하기 위해 필요한 만큼 여러번 커플러를 횡단하는 동안 단일 루프는 각 커플러를 한번만 횡단하는 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    다도체로 이루어진 상기 통신 채널은 전기 회로망인 것을 특징으로 하는 다도체 상에서의 유도성 다중 인가 장치.
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