KR101491857B1 - 소형화된 구조의 ｄｃ 차단 장치 - Google Patents

Abstract

소형화된 구조의 DC 차단 장치가 개시된다. 개시된 DC 차단 장치는 RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되, 상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분의 직경과 다르게 설정된다. 개시된 DC 차단 장치에 의하면, DC 차단 장치가 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있으며, DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

DC 차단 장치, 리액터스, 외부 도체

Description

소형화된 구조의 ＤＣ 차단 장치{DC Blocking Device Having Small Size}

본 발명은 DC 차단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TMA(Tower Mounted Amplifier)와 같은 이동통신 시스템에 사용되는 DC 차단 장치에 관한 것이다.

이동통신 기지국은 시스템은 신호의 송신 시 기지국 내에 위치한 고출력 증폭기에서 송신하고자 하는 신호를 증폭한 후 급전 케이블을 통해 타워에 설치된 안테나로 송신 신호를 전송하고, 타워에 설치된 안테나가 송신 신호를 방사한다. 또한, 이동통신 기지국 시스템은 신호의 수신 시 타워에 설치된 안테나가 신호를 수신하여 급전 케이블을 통해 기지국 내의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)로 신호를 전송하여 미약한 수신 신호를 증폭한다.

이와 같은 이동통신 기지국 시스템에서 기지국 시스템과 안테나는 상당한 거리를 두고 설치되는 것이 일반적이며, 송신 신호 및 수신 신호가 급전 케이블을 통해 전송되는 동안 신호가 감쇄되는 문제점이 있었다. 기지국 시스템과 안테나가 수십 미터에 이를 경우, 입력 신호의 3dB 이상이 감쇄되는 현상이 발생하기도 하며, 이는 수신 시 상대적인 잡은 증가에 의해 수신 감도의 저하를 초래하기도 한다.

이러한 문제점의 해결을 위해, 안테나와 기지국이 멀리 떨어져서 설치되는 경우, 송수신 필터와 증폭기를 구비하며 안테나에 인접하여 설치되는 TMA의 사용이 저변화되고 있다.

이와 같은 TMA에는 RF 신호 및 DC 전원 신호가 같이 제공되며, RF 신호 및 DC 전원 신호를 분리하여 전송할 필요가 있다. 물론, TMA 이외의 중계기와 같은 이동통신 장비에도 이와 같이 RF 신호와 DC 전원 신호를 분리하여 전송하는 장치가 필요하다.

RF 선호와 DC 전원 선로를 분리하여 설치하는 경우 이러한 장치가 필요 없으나, 이는 공사가 까다롭고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있는 바, 하나의 선로를 통해 RF 신호 및 DC 전원 신호를 분리하여 전송하기 위해 DC 차단 장치가 개발되었다.

DC 차단 장치는 RF 신호 및 DC 전원 신호를 동시에 수신하여 이들을 분리하거나 DC 전원 신호를 차단하는 기능을 하는 장치로서, 이와 같은 DC 차단 장치 및 그 회로도가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.

도 1은 일반적인 DC 차단 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하여 DC 차단 장치의 동작을 살펴보면, 단자 (a)로 RF 신호 및 DC 전원 신호가 입력된다. RF 신호 및 DC 전원 신호 중 DC 전원 신호는 캐패시터(C1)를 통과할 수 없으며, RF 신호는 캐패시터를 통과하여 단자 (b)로 출력된다.

한편, RF 신호 및 DC 전원 신호 중 RF 신호는 인덕터를 통과할 수 없으며, DC 전원 신호는 인덕터(L1)를 통해 단자 (c)로 출력된다.

이와 같이, DC 차단 장치는 인덕터 및 캐패시터의 조합에 의해 DC 전원 신호 및 RF 신호를 서로 다른 경로로 분리하는 기능을 한다. 물론, DC 신호에 대한 별도의 경로를 제공하지 않고 DC 신호만을 차단하는 DC 차단 장치가 사용되기도 하며 이 경우에는 인덕터가 구비되지 않는다.

도 2 내지 도 3은 종래의 DC 차단 장치의 분해 사시도 및 단면도를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 DC 차단 장치는 내부 도체(100), 외부 도체(102), 하우징(104), 결합판(106)으로 이루어지는 커넥터와, 내부 도체(100)에 형성되는 분기홈(108)과 삽입홈(110) 및 삽입홈(110)에 삽입되는 삽입 도체(112)를 포함할 수 있다.

내부 도체(100)에는 RF 신호가 인가되며, 외부 도체(102)는 접지와 전기적으로 연결된다.

내부 도체(100)에는 분기홈(108) 및 삽입홈(110)이 형성된다. 분기홈(108)에는 인덕터(미도시)가 전기적으로 연결되며, DC 전원 신호는 분기홈(108)에서 전기적으로 연결되는 인덕터를 통해 출력된다.

또한, 삽입홈(110)에는 삽입 도체(112)가 삽입된다. 삽입 도체(112)는 내부 도체(100)와 전기적으로 연결되지 않으며 소정 간격 거리를 두고 삽입된다. 내부 도체(100)와 삽입 도체(112) 사이에는 캐패시턴스가 형성되며, 커플링에 의해 RF 신호는 삽입 도체로 커플링되어 외부로 출력된다.

이와 같은 종래의 DC 차단 장치에서 내부 도체와 삽입 도체(112) 사이에서 적절한 커플링이 이루어지려면 커플링이 이루어지는 구간의 길이(즉, 삽입 도체의 길이)는 파장의 1/4로 설정되어야 한다.

따라서, 커플링이 이루어지는 구간의 길이는 주파수가 낮아질 수록 길어지며, 저주파수 대역(850 ~ 900MHz)에서는 커플링 구간의 길이가 길어져서 DC 차단 장치의 사이즈가 증가하고 밀집화된 구조의 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 받는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 보다 소형화된 구조로 제작될 수 있는 DC 차단 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있는 DC 차단 장치를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 구조를 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 도출할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되, 상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분의 직경과 다르게 설정되는 소형화된 구조의 DC 차단 장치가 제공된다.

상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분에 비해 크게 설정된다.

상기 외부 도체의 직경이 크게 설정되는 부분에서는 리액터스 변화로 인해 최적 커플링 주파수가 낮아진다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되, 상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 외부 도체는 상대적으로 큰 직경을 가지는 하이 임피던스 파트 및 상대적으로 작은 직경을 가지는 로우 임피던스 파트를 포함하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, DC 차단 장치가 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있으며, DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 차단 장치는 내부 도체(400), 외부 도체(402), 커넥터 하우징(404), 결합판(406)을 포함하는 커넥터(450)와 삽입 도체(412)를 포함하고, 내부 도체(400)에는 분기홈(408), 삽입 홈(410)이 형성되며, 삽입 도체가 삽입되는 영역에서 외부 도체(402)의 직경은 다른 영역의 직경보다 크게 설정된다.

커넥터(450)에는 RF 케이블이 결합되며, RF 케이블로부터 RF 신호 및 DC 전원 신호가 공급된다. 일례로, RF 케이블은 동축 케이블일 수 있다. DC 전원 신호는 TMA 또는 중계기 등에 장착되는 모뎀 또는 기타 장치의 전원 공급을 위해 RF 신호와 함께 제공된다.

커넥터(450)의 내부 도체(400) 및 외부 도체(402)는 신호 전송 경로로서의 기능을 수행하며, 내부 도체(400)에는 RF 신호 및 DC 전원 신호가 인가되고 외부 도체(402)는 접지 전위를 제공한다. 내부 도체(400) 및 외부 도체(402)는 원통 형상을 가질 수 있다.

내부 도체에 형성되는 분기홈(408)에는 인덕터(미도시)가 결합될 수 있다. RF 케이블을 통해 커넥터(450)로 입력되는 DC 전원 신호 및 RF 신호 중 DC 전원 신호 신호는 분기홈(408)과 결합되는 인덕터를 통해 외부로 출력되어 모뎀 등의 장치에 DC 전원을 공급한다.

물론, 본 발명의 DC 차단 장치는 분기홈(408)을 구비하지 않아도 무방하다. 전술한 바와 같이, DC 전원 신호에 대한 별도의 경로를 제공할 필요가 없을 경우 분기홈(408)은 구비되지 않으며 인덕터와 전기적으로 결합되지도 않는다.

내부 도체에 형성되는 삽입홈(410)에는 삽입 도체(412)가 삽입된다. 삽입 도체(412)는 RF 신호 출력단(미도시)과 전기적으로 연결되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입 도체(412)는 내부 도체(400)와 소정 간격(d)을 두고 삽입된다. 삽입 도체(412)와 내부 도체 사이의 간격(d)에는 유전체가 채워질 수도 있으며 일반 공기층이 유전체의 역할을 수행할 수도 있다. 유전체가 채워질 경우 테프론 재질의 유전체가 사용될 수 있다.

내부 도체(400)와 삽입 도체(412) 사이에는 전자기적인 커플링 현상이 발생하며, 내부 도체(400)에 인가되는 RF 신호는 내부 도체(400)로부터 삽입 도체(412)로 커플링되어 출력된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 외부 도체(402)는 로우 임피던스 파트(402a)와 하이 임피던스 파트(402b)를 포함한다. 외부 도체(402)의 직경은 로우 임피던스 파트(402a)에서 상대적으로 작게 설정되며, 하이 임피던스 파트(402b)에서 상대적으로 크게 설정된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 도체와 삽입 도체 사이에 커플링이 일어나는 부분(b)에서 외부 도체는 직경이 상대적으로 큰 하이 임피던스 파트(402b)로 구현되며, 내부 도체와 삽입 도체 사이에 커플링이 일어나지 않는 부분(a)에서 외부 도체는 직경이 상대적으로 작은 로우 임피던스 파트(402a)로 구현된다.

이와 같이 외부 도체의 직경을 달리 설정하는 것은 DC 차단 장치의 사이즈를 소형화시키기 위해서이다.

전술한 바와 같이, 내부 도체 및 삽입 도체 사이에서 커플링이 일어나는 부분의 길이는 중심 주파수 파장(λ)의 1/4인 λ/4 길이로 설정되어야 한다. 예를 들어, 850MHz ~ 900MHz 대역의 RF 신호가 사용될 경우, 커플링이 일어나는 부분의 길 이는 약 42mm로 설정되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로우 임피던스 파트의 직경은 16mm로 설정될 수 있으며, 하이 임피던스 파트의 직경은 약 26mm로 설정될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체가 직경이 상이한 로우 임피던스 파트(402a)와 하이 임피던스 파트(402b)로 구분될 경우 종래의 경우에 비해 커플링이 일어나는 부분의 길이가 짧게 설정될 수 있다.

종래에 있어서, 커플링이 일어나는 부분의 길이가 λ/4 로 설정되는 것은 길이가 λ/4일 때 가장 높은 커플링량을 가지기 때문이다. 이는 기존의DC 차단 장치의 리턴 로스에서 파장의 1/4 부분에서 가장 작은 리턴 로스를 가지기 때문이다.

본 발명과 같이 외부 도체가 로우 임피던스 파트 및 하이 임피던스 파트를 가질 경우, 하이 임피던스 파트에서는 리액턴스가 변화되며, 이는 일반적인 RF 회로에서 매칭 스터브와 같이 동작하게 된다.

도 6은 종래의 DC 차단 장치가 사용될 경우와 본 발명에 의한 DC 차단 장치가 사용될 경우의 리턴 로스 곡선을 도시한 도면이다.

도 6에서, 실선은 종래의 외부 도체의 직경이 일정한 DC 차단 장치의 리턴 로스 곡선이며, 점선은 본 발명과 같이 커플링이 일어나는 부분에서 외부 도체의 직경이 상대적으로 크게 설정되는 DC 차단 장치의 리턴 로스 곡선을 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구조에 의할 경우 주파수가 약 1.03GHz일 때 최소의 리턴 로스를 가진다. 그러나, 외부 도체의 직경이 일정한 종래의 DC 차단 장치는 약 3.45GHz에서 최소의 리턴 로스를 가지는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 최소의 리런 로스를 가지는 주파수가 기존의 DC 차단 장치에 비해 약 1/3이므로, 커플링이 일어나는 부분(b)의 길이 역시 약 1/3로 짧아질 수 있다. 즉, 본 발명의 구조를 가지는 DC 차단 장치는 커플링이 일어나는 부분(b)의 길이가 종래에 비해 약 1/3 짧아질 수 있으며, 이는 삽입홈(410) 및 삽입 도체(412)의 길이가 약 λ/12로 설정될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 850MHz ~ 900MHz 대역의 RF 신호가 사용될 경우, 본 발명에 의한 DC 차단 장치는 커플링이 일어나는 부분의 길이가 약 14mm로 설정될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 DC 차단 장치의 구조는 이동통신 장비에 장착될 때 발생하는 공간적인 제약을 최소화할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 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.

도 1은 일반적인 DC 차단 장치의 회로 구성을 도시한 도면.

도 2 내지 도 3은 종래의 바이서스티의 분해 사시도 및 단면도를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면.

도 6은 종래의 DC 차단 장치가 사용될 경우와 본 발명에 의한 DC 차단 장치가 사용될 경우의 리액턴스 곡선을 도시한 도면.

Claims (8)

1. RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및

   접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되,

   상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 상기 외부 도체의 직경은 다른 부분의 직경과 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분에 비해 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,

   상기 내부 도체에는 인덕터가 결합되기 위한 분기홈이 형성되는 것을 특징으 로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
5. RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및

   접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되,

   상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며,

   상기 외부 도체는 상대적으로 큰 직경을 가지는 하이 임피던스 파트 및 상대적으로 작은 직경을 가지는 로우 임피던스 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서 상기 외부 도체는 상대적으로 큰 직경을 가지는 하이 임피던스 파트로 구현되고 나머지 부분에서는 로우 임피던스 파트로 구현되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,

   상기 내부 도체에는 인덕터가 결합되기 위한 분기홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.

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