KR101506619B1 - 안테나선로 보호장치 - Google Patents

안테나선로 보호장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101506619B1
KR101506619B1 KR1020130124714A KR20130124714A KR101506619B1 KR 101506619 B1 KR101506619 B1 KR 101506619B1 KR 1020130124714 A KR1020130124714 A KR 1020130124714A KR 20130124714 A KR20130124714 A KR 20130124714A KR 101506619 B1 KR101506619 B1 KR 101506619B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
streamer
center electrode
electrode
coaxial
dielectric
Prior art date
Application number
KR1020130124714A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150005412A (ko
Inventor
유승갑
이경훈
추광욱
김의중
남궁업
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US14/321,407 priority Critical patent/US9190722B2/en
Publication of KR20150005412A publication Critical patent/KR20150005412A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101506619B1 publication Critical patent/KR101506619B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/08—Overvoltage arresters using spark gaps structurally associated with protected apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
    • H01R24/44—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches comprising impedance matching means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
    • H01R24/48—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches comprising protection devices, e.g. overvoltage protection

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 안테나선로 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고출력 전자기 펄스 (Electromagnetic Pulse, EMP) 또는 의도적 전자기 간섭 (Intentional Electromagnetic Interference, IEMI) 신호로부터 무선 통신 시스템의 안테나 선로를 보호하기 위하여 스트리머 방전 원리를 이용하여 나노초 이하의 응답속도로 고출력 신호 제한 성능을 갖는 안테나선로 보호장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 양단에 한 쌍의 동축커넥터가 구비되고, 상기 동축커넥터 사이에 결합되는 스트리머 방전모듈이 구비되어 상기 동축커넥터를 통하여 펄스 신호가 입력될 때 상기 스트리머 방전모듈에서 전기장을 유기시킴으로써 방전 전류 채널을 형성하여 과도 입력 펄스를 억압하는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나선로 보호장치{ANTENNA LINE PROTECTIVE DEVICE}
본 발명은 고출력 전자기파 펄스로부터 안테나선로의 전자소자 및 장치를 보호하기 위한 안테나선로 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고출력 전자기 펄스 (Electromagnetic Pulse, EMP) 또는 의도적 전자기 간섭 (Intentional Electromagnetic Interference, IEMI) 신호로부터 무선 통신 시스템의 안테나 선로 내의 전자 부품 등을 보호하기 위하여 스트리머 방전 원리를 이용하여 나노초 이하의 응답속도로 고출력 신호 제한 성능을 갖는 안테나선로 보호장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이더 시스템에 이용되는 반도체 부품들은 민감하여 특히 전자파에 의해 쉽게 손상될 우려가 있다.
이러한 반도체 부품들은 고전력, 전자기 펄스(Electro Magnetic Pulse, EMP), 고출력 마이크로파(High Power Microwave, HPM), 초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 펄스의 영향에 대해 취약하다.
따라서 상술한 펄스들에 대하여 무방비한 전자 장비를 가지고 있는 군 및 민간의 통신체계는 상기 펄스들을 발생하는 장비로 인해 무용지물이 될 수 있는 우려가 있다.
따라서, 이러한 펄스들에 대비하여 민감한 통신장비를 보호할 수 있는 장치를 필요로 하고 있다.
도 1은 미국공개특허 제2008-0165466호에서 개시하고 있는 서브나노초 응답시간을 가지는 탄소나노튜브(C) 방식의 스트리머 전극(S)을 전송 선로 상에 구현하여 고출력 전자기파로부터 RF 선로를 보호하기 위한 안테나선로 보호장치 장치를 도시한 도면이다.
접지와 연결된 배열 바늘 형상의 스트리머 전극을 전송 선로의 중심 전극으로부터 일정 거리를 이격시켜 설치하고, 전송 선로에 고출력 전자기 펄스 입력이 있을 시 접지판에 연결된 배열 바늘 전극 (arrayed needle electrodes)과 중심 전극 사이에 고강도 전기장이 형성됨에 따라, 내부 공기층의 절연 파괴가 나타나면서 고전력 신호를 접지로 방전하는 구조를 가진다.
본 발명은, 한 쌍의 동축커넥터 사이에 결합되어 과도 입력 펄스를 억압하는 스트리머 방전모듈을 구비하여 방전관 방식의 응답속도를 나노초 이하로 구현할 수 있는 안테나선로 보호장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 테프론 등과 같은 유전체를 이용하는 상용 N-커넥터와 공기를 유전체로 이용하는 동축 선로 사이에서 발생하는 임피던스 부정합을 해결하기 위하여 상기 동축커넥터의 내부에서 관통공의 내주면과 제1중심전극의 외주면 사이가 콘 형상의 임피던스 정합부가 형성되는 안테나선로 보호장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스트리머 방전을 발생하는 스트리머 방전모듈이 모듈화 됨으로서 한 쌍의 동축커넥터 사이에 복수의 스트리머 방전모듈이 조립될 수 있는 안테나선로 보호장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은, 양단에 한 쌍의 동축커넥터가 구비되고, 상기 동축커넥터 사이에 결합되는 스트리머 방전모듈이 구비되어 상기 동축커넥터를 통하여 펄스 신호가 입력될 때 상기 스트리머 방전모듈에서 전기장을 유기시킴으로써 방전 전류 채널을 형성하여 과도 입력 펄스를 억압하는 것을 특징으로 한다.
상기 동축커넥터는, 내부에는 일단부에서 타단부로 이어지는 관통공이 형성되고, 타단부 외주연에는 플랜지가 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 일단부 측에 구비되어 상기 몸체부에 대응되는 방향으로 커넥터가 돌출 형성되는 입출력 인터페이스부와, 상기 입출력 인터페이스부에서 상기 커넥터와 대응되는 방향으로 돌출 형성되어 상기 관통공의 일단부 측에 삽입되는 유전체부 및 상기 관통공의 내부에 배치되어 상기 관통공의 길이 방향으로 연장 형성되며, 일단부는 상기 유전체부에 연결되고 타단부에는 체결부재가 결합될 수 있는 체결홀이 형성되는 제1중심전극을 포함한다.
상기 유전체부는, 상기 제1중심전극이 연결되는 부분이 단차 가공되어 돌출된다.
상기 관통공은, 상기 몸체부의 일단부는 직경이 동일하다가 타단부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 제1중심전극은, 제1중심전극의 일단부는 직경이 동일하다가 타단부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 한다.
외주면은 상기 관통공의 내주면에 밀착되고, 내주면의 일단부는 상기 제1중심전극의 일단부를 감싸도록 구비되며 내주면의 타단부는 상기 제1중심전극의 타단부와 이격되어 상기 제1중심전극의 타단부 사이에 공간부를 형성하는 임피던스 정합부가 구비된다.
상기 제1중심전극의 일단부에서 돌출되어 상기 유전체부에 삽입되는 연결부가 구비된다.
상기 연결부는, 단면이 십자 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 스트리머 방전모듈은, 중앙에 동축선로가 형성되는 케이싱부 및 상기 케이싱부의 내부에서 상기 동축선로의 제2중심전극과 이격되도록 구비되는 스트리머 전극부를 포함한다.
상기 스트리머 전극부는, 상기 케이싱부의 외주면을 관통하여 체결되며, 말단부에는 상기 스트리머 전극부가 결합되는 위치조절나사 및 상기 케이싱부의 외주면에 구비되어 상기 케이싱부의 외주면으로 돌출되는 상기 위치조절나사의 헤드를 감싸는 커버를 더 포함한다.
상기 한 쌍의 동축커넥터 사이에는 상기 스트리머 방전모듈이 복수개로 결합될 수 있다.
복수개로 구비되는 상기 스트리머 방전모듈 각각의 사이에는 복수의 스트리머 방전모듈을 이격시키는 간격모듈이 더 구비될 수 있다.
상기 간격모듈은, 중앙에 제2중심전극이 형성되는 동축선로가 내부에 구비되고, 상기 동축선로의 외면을 감싸는 케이싱부로 이루어진다.
도넛 형상의 유전체링이 상기 제2중심전극의 외면에서 서로 이격되도록 한 쌍으로 구비되고, 상기 스트리머 전극부의 말단이 상기 한 쌍의 유전체링에 각각 접촉되도록 구비된다.
상기 스트리머 전극부는, 상기 제2중심전극에 근접하는 스트리머 전극부의 말단부가 완만한 굴곡 형상인 콘 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 스트리머 전극부는, 바늘 형상인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,
본 발명은, 한 쌍의 동축커넥터 사이에 결합되어 과도 입력 펄스를 억압하는 스트리머 방전모듈을 구비하여 방전관 방식의 응답속도를 나노초 이하로 구현할 수 있는 효과가 있다.
그리고 상기 동축커넥터의 내부에서 관통공의 내주면과 제1중심전극의 외주면 사이가 콘 형상의 임피던스 정합부를 형성함으로써, 테프론 등과 같은 유전체를 이용하는 상용 N-커넥터와 공기를 유전체로 이용하는 동축 선로 사이에서 발생하는 임피던스 부정합을 해결할 수 있는 효과도 있다.
또, 스트리머 방전을 발생하는 스트리머 방전모듈이 모듈화 됨으로서 한 쌍의 동축커넥터 사이에 복수의 스트리머 방전모듈이 조립될 수 있는 효과도 있다.
도 1은, 종래 기술에 따른 서브나노초 응답 속도의 탄소 나노튜브 안테나선로 보호장치 장치를 도시한 도면.
도 2는, 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치를 도시한 도면.
도 3은, 복수의 스트리머 방전모듈을 결합하여 전력 제한 성능 (power limiting performance)을 높이는 실시예를 도시한 구성도.
도 4는, 복수의 스트리머 방전모듈을 구비한 안테나선로 보호장치를 도시한 도면.
도 5는, 복수의 스트리머 방전모듈을 결합하는 실시예를 도시한 도면.
도 6은, 복수의 스트리머 방전모듈이 동축커넥터와 일체로 구비되는 안테나선로 보호장치의 실시예를 도시한 도면.
도 7은, 중심전극의 외면에 구비되는 유전체링을 도시한 도면.
도 8은, 스트리머 전극부의 다양한 실시예를 도시한 도면.
도 9는, 본 발명의 안테나선로 보호장치의 출력 전력이 안테나 선로의 RF 소자를 보호할 수 있는 수준보다 클 경우, 후단에 부가적인 반도체 방식 리미터를 사용하여 억압도 (suppression rate)를 크게 향상 시킬 수 있는 구성을 도시한 블럭도.
도 10은, 본 발명의 플라즈마 미리터의 주파수 응답 특성을 도시한 도면.
도 11은, 스트리머 방전모듈이 4개인 경우 감쇠진동(damped sinusoidal, DS) 펄스에 대한 억압 성능을 도시한 도면.
도 12는 스트리머 방전모듈이 4개인 경우 광대역 (ultrwa wideband, UWB) 펄스에 대한 억압 성능을 도시한 도면.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명은 고출력 전자기 펄스 또는 의도적인 전자파 간섭신호로부터 무선 통신 시스템의 안테나 선로를 보호하기 위한 안테나선로 보호장치에 관한 것이다.
이를 위하여 종래에는 가스방전튜브를 이용하였으나, 이는 동작 전력은 매우 높지만 응답 속도가 느려서 나노초의 빠른 상승 시간을 갖는 고출력 전자기 펄스 신호를 제거할 수 없다.
그리고, 무선통신설비에 재밍신호(jamming signal) 또는 송수신 일체형 레이더 장치 등에서 송신 신호가 수신부로 커플링되는 전력을 제한하기 위해 이용되는 반도체 리미터의 경우에는 응답 속도가 빠르고 동작 주파수가 높은 장점이 있으나, 최대 가용 전력 수준이 1us 펄스 폭 기준으로 수 kW이하로 작아서 마찬가지로 수십 kW 이상의 고출력 전자기 펄스 신호를 제거할 수 없는 문제가 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치를 설명하면, 양단에 한 쌍의 동축커넥터(100)가 구비되고, 상기 동축커넥터(100) 사이에 결합되는 스트리머 방전모듈(200)이 구비되어 상기 동축커넥터(100)를 통하여 펄스 신호가 입력될 때 상기 스트리머 방전모듈(200)에서 전기장을 유기시킴으로써 방전 전류 채널을 형성하여 과도 입력 펄스를 억압하는 것을 특징으로 한다.
도 2에 도시된 안테나선로 보호장치는 고출력 신호 제한 능력이 우수한 방전관 방식과 스트리머 방전 원리를 이용하여 응답 속도를 나노초 이하로 구현하는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 안테나선로 보호장치는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 스트리머 방전모듈(200)에 단일한 스트리머 전극부(220)가 구비되거나, 도는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 스트리머 전극부(220)가 구비될 수 있다.
상기 안테나선로 보호장치를 더욱 상세히 설명하면, 상기 동축커넥터(100)는, 내부에는 일단부에서 타단부로 이어지는 관통공(111)이 형성되고, 타단부 외주연에는 플랜지(112)가 형성되는 몸체부(110)와, 상기 몸체부(110)의 일단부 측에 구비되어 상기 몸체부(110)에 대응되는 방향으로 커넥터(121)가 돌출 형성되는 입출력 인터페이스부(120)와, 상기 입출력 인터페이스부(120)에서 상기 커넥터(121)와 대응되는 방향으로 돌출 형성되어 상기 관통공(111)의 일단부 측에 삽입되는 유전체부(130) 및 상기 관통공(111)의 내부에 배치되어 상기 관통공(111)의 길이 방향으로 연장 형성되며, 일단부는 상기 유전체부(130)에 연결되고 타단부에는 체결부재(20)가 결합될 수 있는 체결홀(10)이 형성되는 제1중심전극(40)을 포함한다.
본 발명에서 상기 입출력 인터페이스부(120)는, 일반적으로 널리 이용되고 있는 상용 N-커넥터(121) 및 HN-커넥터(121) 타입 중에서 선택될 수 있다.
상기 몸체부(110)는, 상기 동축커넥터(100)의 외형을 형성하는 것으로써, 그 내부에는 몸체부(110)의 타단부에서 일단부로 이어지는 관통공(111)이 형성된다.
특히, 상기 관통공(111)은, 상기 몸체부(110)의 일단부는 직경이 동일하다가 타단부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 형상으로 형성된다.
상기 관통공(111)의 일단부는 상기 유전체부(130)가 삽입되어 안정적으로 고정될 수 있도록 일정 구간은 직경이 일정한 크기를 갖도록 형성된다.
상기 유전체부(130)는 상기 입출력 인터페이스부(120)와 서로 대향되도록 돌출되며, 돌출된 부분이 단차 가공되어 상기 입출력 인터페이스부(120)를 통하여 동축선로(30)의 중심전극과 외부의 케이블 간의 접속을 가능함으로서 절연성능이 향상되는 효과가 있다.
상기 제1중심전극(40)은 일단부는 상기 유전체부(130)에 연결되고 타단부에는 체결부재(20)가 결합될 수 있는 체결홀(10)이 형성된다.
상기 제1중심전극(40) 또한, 상기 관통공(111)과 마찬가지로 일단부는 직경이 동일하다가 타단부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 형상으로 형성된다.
여기에서 외주면은 상기 관통공(111)의 내주면에 밀착되고, 내주면의 일단부는 상기 제1중심전극(40)의 일단부를 감싸도록 구비되며 내주면의 타단부는 상기 제1중심전극(40)의 타단부와 이격되어 상기 제1중심전극(40)의 타단부 사이에 공간부를 형성하는 임피던스 정합부(140)가 구비된다.
상기 임피던스 정합부(140)는 테프론과 같은 유전체로 형성되며, 상기 유전체부(130)와 임피던스 정합부(140)와 같이 이종의 유전체를 구성하게 된다.
이는, 동축선로(30)에 설치할 때 공기가 아닌 유전체를 사용하는 경우 다이오드의 설치가 어렵기 때문에 공기가 유전체인 동축선로(30)를 사용하는 것이 바람직하므로, 상기 유전체부(130)와 임피던스 정합부(140)와 같이 이종의 유전체를 구성하여 테프론 유전체와 공기를 유전체로 하는 동축선로(30)의 이종 유전체간의 임피던스 부정합을 해결할 수 있다.
상기 제1중심전극(40)의 일단부에는, 상기 제1중심전극(40)의 일단부에서 돌출되어 상기 유전체부(130)에 삽입되는 연결부(41)가 구비된다.
상기 연결부(41)는 그 단면이 십자 형상으로써, 이러한 구조의 연결부(41)가 상기 유전체부(130)에 결합되기 위하여, 상기 유전체부(130)의 타측면에는 십자 형상의 홈이 형성된다.
상기 스트리머 방전모듈(200)은 상기 동축커넥터(100) 사이에서 스트리머 방전 현상을 발생하는 것으로써, 중앙에는 동축선로(30)가 형성되는 케이싱부(210) 및 상기 케이싱부(210)의 내부에서 상기 동축선로(30)의 제2중심전극(50)과 이격되도록 구비되는 스트리머 전극부(220)를 포함한다.
상기 스트리머 전극부(220)가 상기 제2중심전극(50)과 이격됨으로써, 상기 동축케이블에 고출력 전자기 펄스가 입력될 때 상기 스트리머 전극부(220)의 말단과 이와 이격된 제2중심전극(50) 사이에서 공기 절연 파괴가 발생하게 된다.
상기 스트리머 전극부(220)와 제2중심전극(50) 사이의 이격 거리는 0 um 내지 1000 um 미만 이내의 간격으로써, 작은 전력의 입력 신호에 대해서는 상기 제2중심전극(50)과 접지 사이에 무시할만한 캐패시턴스로 동작하지만, 1 kW 이상의 큰 전력 신호에 대해서는 나노초 이하의 반응 시간 내에 플라즈마 하전을 시작하게 된다.
플라즈마 하전이 발생하는 동안에는 상기 제2중심전극(50)과 스트리머 전극부(220) 사이에 방전 전류 채널이 형성되어 이에 따라 전기적으로는 인덕터의 특징을 발현하게 되는 것이다.
도 8은, 스트리머 전극부(220)의 다양한 실시예를 도시한 도면으로써, 상기 스트리머 전극부(220)가 바늘 형상이거나, 말단부가 뾰족하거나, 또는 둥근 콘 형상일 수 있다.
상기 스트리머 전극부(220)가 바늘 형상인 경우에는, 내구성이 약해서 반복적인 방전이 발생하는 경우 끝 부분이 쉽게 손상될 수 있으나 가장 큰 유기 전계를 형성하는 장점이 있다.
상기 스트리머 전극부(220)가 말단부가 뾰족한 콘 형상인 경우에는, 손상도는 중간정도로 바늘 형상에 대비하여 내구성을 향상할 수 있고, 말단부가 둥근 콘 형상인 경우에는, 바늘 형상에 대비하여 형성되는 유기 전계가 작지만 내구성이 가장 우수한 장점이 있다.
후술할 실시예 중에서 복수의 스트리머 방전모듈(200)을 복수로 구비하는 경우에는 큰 전압이 유기되는 입력단 측에는 상기 말단부가 둥근 콘 형의 스트리머 전극부(220)를 배치하고, 중간에는 말단부가 뾰족한 콘 형상의 스트리머 전극부(220)를 배치하며, 가장 마지막에는 바늘 형상의 스트리머 전극부(220)를 배치하는 것이 바람직하다.
상기 제2중심전극(50)은, 상기 스트리머 방전모듈(200)과 동축커넥터(100) 결합시 상기 제1중심전극(40)과 체결부재(20)에 의하여 서로 결합된다.
상기 체결부재(20)는, 헤드가 없는 무두나사를 이용함으로써 상기 동축커넥터(100)와 스트리머 방전모듈(200)을 서로 반대 방향으로 회전시킴으로써 제1중심전극(40)과 제2중심전극(50)을 체결할 수 있으며, 상기 제1중심전극과 제2중심전극의 사이에는 상기 체결부재(20)로서 헤드가 없는 나사부(22)가 관통하는 부싱(21)이 구비되어 쳐짐을 방지한다(도 5의 (a) 참조).
특히 본 발명에서는, 상기 스트리머 전극부(220)가 상기 케이싱부(210)의 외주면을 관통하여 체결되며, 상기 케이싱부(210)의 외주면을 관통한 그 말단부에는 상기 스트리머 전극부(220)가 결합되는 위치조절나사(230) 및 상기 케이싱부(210)의 외주면에 구비되어 상기 케이싱부(210)의 외주면으로 돌출되는 상기 위치조절나사(230)의 헤드(21)를 감싸는 커버(240)를 더 포함한다.
상기와 같은 스트리머 전극부(220)는 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 스트리머 방전모듈(200)에 단일하거나, 또는 서로 마주보도록 한 쌍으로 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 하나의 스트리머 방전모듈(200)에 복수의 스트리머 전극부(220)가 구비될 수 있으며, 또한, 한 쌍의 동축커넥터(100) 사이에 복수의 스트리머 방전모듈(200)이 구비될 수도 있다.
도 3은, 복수의 스트리머 방전모듈(200)을 결합하여 전력 제한 성능 (power limiting performance)을 높이는 실시예를 도시한 구성도이고, 도 4는, 복수의 스트리머 방전모듈(200)을 구비한 안테나선로 보호장치를 도시한 도면이며, 도 5는, 복수의 스트리머 방전모듈(200)을 결합하는 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명에서는 스트리머 방전을 발생하기 위한 스트리머 방전모듈(200)을 모듈화 함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 동축커넥터(100) 사이에 복수의 스트리머 방전모듈(200)을 직렬로 연결함으로써 전력 제한 성능을 향상할 수 있다.
한편, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 안테나선로 보호장치의 길이가 짧을 경우에는 직결로 연결된 복수의 스트리머 방전모듈(200)의 사이에 간격모듈(300)을 결합하여 안테나선로 보호장치의 길이를 연장할 수 있다.
상기 간격모듈(300)은, 중앙에 상기 제2중심전극(50)이 형성된 동축선로(30)가 내부에 구비되고, 상기 동축선로(30)의 외면을 감싸는 케이싱부(310)로 이루어진다.
도 6은, 복수의 스트리머 방전모듈(200)이 동축커넥터(100)와 일체로 구비되는 안테나선로 보호장치의 실시예를 도시한 도면으로써, 상기 스트리머 방전모듈(200)을 모듈화 하지 않고, 상기 동축커넥터(100)와 스트리머 방전모듈(200)이 일체로 형성되어 규격화된 안테나선로 보호장치를 제공할 수도 있다.
즉, 스트리머 방전모듈(200)을 N개로 확장하여 펄스 억압도를 향상하기 위한 것으로, 각 스트리머 방전모듈(200)의 사이에는 상기 간격모듈(300)이 배치된다.
N-1차 스트리머 전극부(220)에서 N차 스트리머 전극부(220)까지의 이격 거리는 사용 주파수 대역에서 1/4 파장에서 1/2 파장 정도의 길이로 설정되며, 1차부터 N차 까지의 스트리머 전극부(220)와 제2중심전극(50) 사이의 이격거리는 입력부에 가까울수록 이격거리가 크도록 위치조절나사(230)를 이용하여 설정한다.
이는 순차적으로 펄스가 작아지는 과정을 고려할 때, 1차 스트리머 전극부(220)에 가해지는 펄스 전력이 가장 크고, 가장 마지막의 N차 스트리머 전극부(220)에서 가장 작은 펄스 전력이 입력되기 때문이다.
도 7은, 중심전극의 외면에 구비되는 유전체링(60)을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 안테나선로 보호장치는, 도넛 형상의 유전체링(60)이 상기 제2중심전극(50)의 외면에서 서로 이격되록 한 쌍으로 구비되고, 상기 스트리머 전극부의 말단이 상기 한 쌍의 유전체링(60)에 각각 접촉되도록 구비될 수 있다.
이는 과도한 고출력 전자기 펄스가 동축커넥터(100)로 입력되는 경우에, 공기 절연 파괴 현상을 이용하는 대신 상기 유전체링(60)의 표면 방전을 이용하는 것이 가능하다.
일반적으로 유전체는 인가되는 직류 전압에 대하여 수 kV/mm 이상의 절연 내압을 가지지만, 상기와 같은 유전체링(60)의 경우에는 표면의 거칠기에 따라 공기의 절연파괴(약 3kV/mm) 보다 더 작은 전압에서도 절연 파괴될 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 안테나선로 보호장치는, 상기 스트리머 전극부(220)의 형상 및 상기 위치조절나사(230)를 이용하여 제2중심전극(50)과 스트리머 전극부(220) 사이의 이격 거리를 조정함으로써 유기 전계의 세기와 반응 시간을 다르게 설정할 수 있다.
즉, 상기 스트리머 전극부(220)가 뾰족할수록 큰 유기 전계를 빠른 반응 시간 내에 하전 유도시킬수 있으며, 이로 인하여 작은 전력 세기에서도 방전 전류 채널을 형성시킬 수 있는 이점이 있다.
만약, 스트리머 전극부(220)가 바늘형상이 아닌경우에는 상기 위치조절나사(230)를 이용하여 스트리머 전극부(220)와 제2중심전극(50) 사이의 거리를 가깝게 하여 작은 전력 세기에서 방전 전류 채널을 형성할 수 있다.
한편, 상기 스트리머 전극부(220)와 제2중심전극(50) 사이의 거리가 고정되는 경우 작은 전력 세기에서 방전 전류 채널을 형성하기 위하여 안테나선로 보호장치 내부에 질소 혼합 가스 등을 주입하여 대기압보다 높은 압력을 유지하도록 할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 안테나선로 보호장치의 출력 전력이 안테나 선로의 RF 소자를 보호할 수 있는 수준보다 클 경우, 후단에 부가적인 반도체 방식 리미터를 사용하여 억압도 (suppression rate)를 크게 향상 시킬 수 있는 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 9의 블록도에서 전단에 위치하는 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치의 동작 전력 레벨은 100kW 내지 10MW 미만으로써 반도체방식의 리미터 다이오드로는 동작 시킬 수 없는 전력 영역에서 리미터 동작을 수행할 수 있고, 도 9의 블록도에서 후단에 위치하는 반도체 리미터는 그 전단에 위치하는 상기 안테나선로 보호장치에 의해 감쇠된 100kW 미만의 출력 펄스를 입력받아 트랜지스터와 같은 전자 소자의 내성 전력 이하로 만들 수 있도록 한다.
이 때, 상용의 다이오드를 사용하여 만들 수 있는 리미터의 전력 한계 수준은 약 1kW 정도이며, 1kW 내지 100kW 미만에서 동작하는 중간 전력 영역의 리미터가 요구되는 경우가 발생할 수 있는데, 이러한 중간 전력 영역 급의 리미터는 상용의 다이오드 단일 칩으로는 해결할 수 없으므로, 도 9의 블록도에서 중앙에 배치되는 바와 같이, 다이오드 소자를 직렬로 적층하여 사용하는 방식으로 동작 전력 레벨을 증가시키는 것이 가능하다.
도 10은, 본 발명의 안테나선로 보호장치의 주파수 응답 특성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치의 입출력 임피던스 특징을 도시한 그래프로써, 소신호 S-parameter를 네트워크 분석기를 이용하여 측정한 것이다.
이에 따르면, 0 초과 2.5GHz의 주파수 대역에서 입출력 반사손실(지표: S11, S22) 10dB 이하, 삽입손실(지표: S12, S21) 1dB 이하의 성능을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라, 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치를 무선 통신 장치의 안테나와 수신기 또는 송신기 사이에 설치하여도 임피던스와 손실이 크게 증가되지 않음을 확인할 수 있다.
도 11은, 스트리머 방전모듈(200)이 4개인 경우 감쇠진동(damped sinusoidal, DS) 펄스에 대한 억압 성능을 도시한 도면이다.
도 11에 따르면, 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치에 단락전류 400A의 감쇠진동파형 펄스를 입력(도 11의 (a))하는 경우 50옴 부하 조건에서 측정되는 전류의 최대 크기는 2A를 초과하지 않는다는 것을 알 수 있다(도 11의 (b)).
즉, HEMP 시험요소 중에서 전도성 펄스 전류 주입 시험의 규격을 후단부의 반도체 리미터를 결합시킬 경우 만족할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 스트리머 방전모듈(200)이 4개인 경우 광대역 (ultrwa wideband, UWB) 펄스에 대한 억압 성능을 도시한 도면이다.
도 12는, 도 11과 다른 형태의 초광대역 단펄스를 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치에 입력한 경우로써, 수 MW급(수 kV 이상, 50옴 부하)의 입력 펄스를 kW급으로 억압시킬 수 있어서 상승시간이 매우 빠른 단펄스 입력도 효과적으로 막을 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 안테나선로 보호장치를 이용함으로써 초광대역 단펄스가 입력되는 경우에도 충분히 빠른 반응 시간을 확보할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10 : 체결홀
20 : 체결부재
21 : 부싱
22 : 나사부
30 : 동축선로
40 : 제1중심전극
41 : 연결부
50 : 제2중심전극
60 : 유전체링
100 : 동축커넥터
110 : 몸체부
111 : 관통공
112 : 플랜지
120 : 입출력 인터페이스부
121 : 커넥터
130 : 유전체부
140 : 임피던스 정합부
200 : 스트리머 방전모듈
210 : 케이싱부
220 : 스트리머 전극부
230 : 위치조절나사
240 : 커버
300 : 간격모듈
310 : 케이싱부

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 양단에 한 쌍의 동축커넥터가 구비되고, 상기 동축커넥터 사이에 결합되는 스트리머 방전모듈이 구비되어 상기 동축커넥터를 통하여 펄스 신호가 입력될 때 상기 스트리머 방전모듈에서 전기장을 유기시킴으로써 방전 전류 채널을 형성하여 과도 입력 펄스를 억압하는 것을 특징으로 하고,
    상기 동축커넥터는,
    내부에는 일단부에서 타단부로 이어지는 관통공이 형성되고, 타단부 외주연에는 플랜지가 형성되는 몸체부;
    상기 몸체부의 일단부 측에 구비되어 상기 몸체부에 대응되는 방향으로 커넥터가 돌출 형성되는 입출력 인터페이스부;
    상기 입출력 인터페이스부에서 상기 커넥터와 대응되는 방향으로 돌출 형성되어 상기 관통공의 일단부 측에 삽입되는 유전체부; 및
    상기 관통공의 내부에 배치되어 상기 관통공의 길이 방향으로 연장 형성되며, 일단부는 상기 유전체부에 연결되고 타단부에는 체결부재가 결합될 수 있는 체결홀이 형성되는 제1중심전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유전체부는,
    상기 제1중심전극이 연결되는 부분이 단차 가공되어 돌출되는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 관통공은,
    상기 몸체부의 일단부는 직경이 동일하다가 타단부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1중심전극은,
    제1중심전극의 일단부는 직경이 동일하다가 타단부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    외주면은 상기 관통공의 내주면에 밀착되고, 내주면의 일단부는 상기 제1중심전극의 일단부를 감싸도록 구비되며 내주면의 타단부는 상기 제1중심전극의 타단부와 이격되어 상기 제1중심전극의 타단부 사이에 공간부를 형성하는 임피던스 정합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1중심전극의 일단부에서 돌출되어 상기 유전체부에 삽입되는 연결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연결부는,
    단면이 십자 형상인 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  9. 양단에 한 쌍의 동축커넥터가 구비되고, 상기 동축커넥터 사이에 결합되는 스트리머 방전모듈이 구비되어 상기 동축커넥터를 통하여 펄스 신호가 입력될 때 상기 스트리머 방전모듈에서 전기장을 유기시킴으로써 방전 전류 채널을 형성하여 과도 입력 펄스를 억압하는 것을 특징으로 하고,
    상기 스트리머 방전모듈은,
    중앙에 동축선로가 형성되는 케이싱부; 및
    상기 케이싱부의 내부에서 상기 동축선로의 제2중심전극과 이격되도록 구비되는 스트리머 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스트리머 전극부는,
    상기 케이싱부의 외주면을 관통하여 체결되며, 말단부에는 상기 스트리머 전극부가 결합되는 위치조절나사; 및
    상기 케이싱부의 외주면에 구비되어 상기 케이싱부의 외주면으로 돌출되는 상기 위치조절나사의 헤드를 감싸는 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 양단에 한 쌍의 동축커넥터가 구비되고, 상기 동축커넥터 사이에 결합되는 스트리머 방전모듈이 구비되어 상기 동축커넥터를 통하여 펄스 신호가 입력될 때 상기 스트리머 방전모듈에서 전기장을 유기시킴으로써 방전 전류 채널을 형성하여 과도 입력 펄스를 억압하는 것을 특징으로 하고,
    상기 한 쌍의 동축커넥터 사이에는 상기 스트리머 방전모듈이 복수개로 결합될 수 있으며,
    복수개로 구비되는 상기 스트리머 방전모듈 각각의 사이에는 복수의 스트리머 방전모듈을 이격시키는 간격모듈이 더 구비되고,
    상기 간격모듈은,
    중앙에 제2중심전극이 형성되는 동축선로가 내부에 구비되고, 상기 동축선로의 외면을 감싸는 케이싱부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    도넛 형상의 유전체링이 상기 제2중심전극의 외면에서 서로 이격되도록 한 쌍으로 구비되고, 상기 스트리머 전극부의 말단이 상기 한 쌍의 유전체링에 각각 접촉되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 스트리머 전극부는,
    상기 제2중심전극에 근접하는 스트리머 전극부의 말단부가 완만한 굴곡 형상인 콘 형상인 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 스트리머 전극부는,
    바늘 형상인 것을 특징으로 하는 안테나선로 보호장치.
KR1020130124714A 2013-07-05 2013-10-18 안테나선로 보호장치 KR101506619B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/321,407 US9190722B2 (en) 2013-07-05 2014-07-01 Antenna line protection device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130079191 2013-07-05
KR1020130079191 2013-07-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150005412A KR20150005412A (ko) 2015-01-14
KR101506619B1 true KR101506619B1 (ko) 2015-03-27

Family

ID=52477270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130124714A KR101506619B1 (ko) 2013-07-05 2013-10-18 안테나선로 보호장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101506619B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102437074B1 (ko) * 2018-11-02 2022-08-29 한국전기연구원 전자기 펄스를 방어하기 위한 플라즈마 리미터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0130536Y1 (ko) * 1995-01-16 1998-12-15 라영주 동축통신선로용 피뢰기
KR20120037165A (ko) * 2010-10-11 2012-04-19 한국전자통신연구원 고전압 광대역 펄스 감쇠 장치
KR20120037156A (ko) * 2010-10-11 2012-04-19 한국전자통신연구원 감쇠값 자가보정 기능을 갖는 고전압 광대역 펄스 감쇠 장치
KR20120058442A (ko) * 2009-01-19 2012-06-07 오트크리토에 악치오네르노에 오브스체스트보 ＇엔피오＇스트리머＇ 피뢰기 및 피뢰기가 설치된 송전선

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0130536Y1 (ko) * 1995-01-16 1998-12-15 라영주 동축통신선로용 피뢰기
KR20120058442A (ko) * 2009-01-19 2012-06-07 오트크리토에 악치오네르노에 오브스체스트보 ＇엔피오＇스트리머＇ 피뢰기 및 피뢰기가 설치된 송전선
KR20120037165A (ko) * 2010-10-11 2012-04-19 한국전자통신연구원 고전압 광대역 펄스 감쇠 장치
KR20120037156A (ko) * 2010-10-11 2012-04-19 한국전자통신연구원 감쇠값 자가보정 기능을 갖는 고전압 광대역 펄스 감쇠 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150005412A (ko) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101410765B1 (ko) 적층형 다이오드 리미터
KR101496320B1 (ko) 펄스 주입 장치
Efremov et al. High-power sources of ultra-wideband radiation with subnanosecond pulse lengths
CN105305972B (zh) 一种射频前端电磁脉冲防护模块
US20130100571A1 (en) Fully isolated coaxial surge protector
CN110556804B (zh) 射频同轴强瞬态电磁脉冲综合防护装置
Lim et al. Nanosecond high-voltage pulse generator using a spiral Blumlein PFL for electromagnetic interference test
KR101506619B1 (ko) 안테나선로 보호장치
Andreev et al. A high-performance source of high-power nanosecond ultrawideband radiation pulses
JP7527379B2 (ja) 電気構成要素を過渡電磁妨害から保護するための方法および装置
CN203299235U (zh) 一种50ω微带传输线直插式器件测试夹具
US9190722B2 (en) Antenna line protection device
CN114824704B (zh) 一种基于基片集成波导的电磁防护组件
US20080165466A1 (en) Method and Apparatus For Providing a Carbon Nanotube Plasma Limiter Having a Subnanosecond Response Time
CN218160815U (zh) 一种基于尖端放电结构的高能微波拒止贴片天线
US8134818B2 (en) Quarter wave stub surge suppressor with coupled pins
US8625247B2 (en) Protective circuit for the input-side protection of an electronic device operating in the maximum frequency range
CN201983705U (zh) 串口电磁脉冲防护器
US20150004833A1 (en) Coaxial cable and connector
CN111525527B (zh) 一种射频信号雷电电磁脉冲防护装置
CN201983706U (zh) 天馈电磁脉冲防护器
US20040252438A1 (en) Method and apparatus for a subnanosecond response time transient protection device
Wang et al. Experimental research on multiple stages EMP protection measure for HF transmitter
CN111034388B (zh) 限压型亚纳秒电磁脉冲防护器件防护性能评价方法
CN220628884U (zh) 一种基于微带结构的宽频带高耐压电磁脉冲抑制器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200129

Year of fee payment: 6