KR101817258B1 - 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 usb 연장 케이블 - Google Patents

채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 usb 연장 케이블 Download PDF

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이종중
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(주)미래테크코리아
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Abstract

본 발명은 5m 이상의 중장거리를 연장하기 위한 USB 연장 케이블로서, 채널 이퀄라이저를 연결커넥터의 송신부 및 수신부에 구비하여, 데이터 신호를 이퀄라이즈 하여 전송하는, 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블에 관한 것으로서, 제1 고속통신선 및, 제2 고속통신선으로 구성되는 케이블부; USB 커넥터에 연결하기 위한 제1 단자, 상기 제1 고속통신선으로 전송할 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제1 송신 이퀄라이저, 및, 상기 제2 고속통신선으로부터 수신한 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제1 수신 이퀄라이저가 구비되는 제1 연결부; 및, USB 커넥터에 연결하기 위한 제2 단자, 상기 제2 고속통신선으로 전송할 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제2 송신 이퀄라이저, 및, 상기 제1 고속통신선으로부터 수신한 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제2 수신 이퀄라이저가 구비되는 제2 연결부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 USB 연장 케이블에 의하면, USB 데이터 신호에서 고주파 대역의 신호를 증폭하여 이퀄라이징 함으로써, 케이블 길이가 길어짐에 따라 발생되는 신호 손실을 보상하여 중장거리의 길이에서도 데이터 손실없이 안정적으로 데이터를 고속 전송할 수 있다.

Description

채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블 { A USB extension cable for mid-distance or long-distance using the channel equalizer }
본 발명은 5m 이상의 중장거리를 연장하기 위한 USB 연장 케이블로서, 채널 이퀄라이저를 연결커넥터의 송신부 및 수신부에 구비하여, 데이터 신호를 이퀄라이즈 하여 전송하는, 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블에 관한 것이다.
일반적으로, USB(Universal Serial Bus)는 전자기기와 전자기기 또는 전자기기와 주변기기를 연결하는 데 쓰이는 입출력 표준 가운데 하나이다. USB는 다양한 기존의 직렬 또는 병렬 방식의 연결포트를 대체하고 있는 인터페이스 규약이다. USB는 처음에는 개인용 컴퓨터와 그를 위한 주변기기를 연결하는 데에 주로 사용되었으며, 산업 발전에 따라 다양한 종류의 전자기기가 개발되고 있고, 최근에는 USB의 적용이 확대되고 있다.
특히, USB 케이블에 내장되는 회로에 의한 전송 오류를 줄이고, 전송속도 및 전송품질을 향상시키기 위한 기술들이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 또한, USB 허브가 내장된 USB 케이블 기술을 개발하여 USB 케이블의 길이 제한으로 인한 설치시의 불편함을 해소하고자 하는 기술도 제시되고 있다[특허문헌 2].
한편, USB 데이터 통신 기술도 세월을 거쳐가며 꾸준히 업데이터 되고 있다. 가장 최신 규격인 USB 3.1의 경우 최대 10Gb/s의 전송속도를 지원해 내장 SATA 인터페이스의 속도를 넘어섰으며, 위아래 방향에 상관 없이 자유롭게 꽂을 수 있고 크기도 작아진 '타입-C(Type-C)' 커넥터도 새롭게 도입됐다.
USB 표준 기술을 주관하는 업체들의 모임인 USB-IF(USB Implementers Forum)가 USB 3.1 규격을 확정하면서 기존 USB 3.0의 정식 이름을 'USB 3.1'로 변경했다. 따라서 지금까지 쭉 사용했던 USB 3.0은 새로운 규정에 따라 'USB 3.1 Gen 1(1세대 USB 3.1)'이 되며, 이전에 USB 3.1로 발표된 규격은 'USB 3.1 Gen 2(2세대 USB 3.1)'로 구분된다.
그런데 통상의 종래 USB 케이블, 즉, 동선으로 구성된 차폐연선(shielded twisted pair cable)을 통해서 2세대 USB 3.1 규격(USB 3.1 Gen 2)으로 데이터 신호를 전송하면, 채널 손실(channel loss) 때문에 전송 거리가 1m 내로 매우 짧은 거리로 제한된다. 따라서 데이터 손실없이, 5 ~ 20m 까지의 통달 거리를 연장할 수 있는 고속 중장거리용 연장 케이블이 필요하다.
한국 등록실용신안공보 제20-0315312호(2003.06.09.공고) 한국 등록특허공보 제10-0322806호(2002.03.18.공고)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 5m 이상의 중장거리를 연장하기 위한 USB 연장 케이블로서, 채널 이퀄라이저를 연결커넥터의 송신부 및 수신부에 구비하여, 데이터 신호를 이퀄라이즈 하여 전송하는, 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블에 관한 것으로서, 제1 고속통신선 및, 제2 고속통신선으로 구성되는 케이블부; USB 커넥터에 연결하기 위한 제1 단자, 상기 제1 고속통신선으로 전송할 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제1 송신 이퀄라이저, 및, 상기 제2 고속통신선으로부터 수신한 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제1 수신 이퀄라이저가 구비되는 제1 연결부; 및, USB 커넥터에 연결하기 위한 제2 단자, 상기 제2 고속통신선으로 전송할 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제2 송신 이퀄라이저, 및, 상기 제1 고속통신선으로부터 수신한 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제2 수신 이퀄라이저가 구비되는 제2 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블로서, 상기 제1 송신 이퀄라이저는 송신할 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하여 전송하고, 상기 제2 수신 이퀄라이저는 수신한 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하고, 상기 제2 송신 이퀄라이저는 송신할 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하여 전송하고, 상기 제1 수신 이퀄라이저는 수신한 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블로서, 상기 케이블부는 전원선을 더 포함하여 구성되고, 상기 제1 연결부는, 상기 전원선과 연결되고 상기 제1 송신 이퀄라이저 및 상기 제1 수신 이퀄라이저에 전원을 공급하는 제1 전원공급 회로부를 더 포함하여 구성되고, 상기 제1 연결부는, 상기 전원선과 연결되고 상기 제2 송신 이퀄라이저 및 상기 제2 수신 이퀄라이저에 전원을 공급하는 제2 전원공급 회로부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블로서, 상기 제1 또는 제2 전원공급 회로부는 상기 전원선 또는 상기 제1 또는 제2 단자로부터 공급되는 전원의 해당 전압을 변경하는 DC-DC 컨버터를 더 구비하고, 변경된 전압을 이퀄라이저들로 공급하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블로서, 상기 제1 송신 이퀄라이저, 상기 제1 수신 이퀄라이저, 상기 제2 송신 이퀄라이저, 또는, 상기 제2 수신 이퀄라이저는 채널 이퀄라이징의 기능을 구비한 채널 이퀄라이징 IC칩을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블로서, 상기 케이블부는 내부에 제1 고속통신선, 제2 고속통신선, 전원선, 및 USB2.0 통신선을 구비하고, 상기 제1 고속통신선 및 제2 고속통신선은 차폐연선으로 감싸고, 상기 USB2.0 통신선은 비차폐연선으로 구성되고, 상기 통신선 및 전원선들의 외곽에 절연 테이프를 감싸고, 상기 절연 테이프의 외곽으로 그물망 구조의 전자파 차폐 특성을 만족하는 브레이드를 구비하고, 상기 브레이드의 외곽으로 자켓이 피복되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블로서, 상기 케이블부의 길이는 5m 이상인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블에 의하면, USB 데이터 신호에서 고주파 대역의 신호를 증폭하여 이퀄라이징 함으로써, 케이블 길이가 길어짐에 따라 발생되는 신호 손실을 보상하여 중장거리의 길이에서도 데이터 손실없이 안정적으로 데이터를 고속 전송할 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 USB 연장 케이블의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 USB 연장 케이블의 연결 회로도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 송신단에서 전송할 원래의 데이터 신호 및 프리엠퍼시스가 적용된 신호의 아이패턴 그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수신단에서 수신한 원래의 데이터 신호 및 프리엠퍼시스가 적용된 신호의 아이패턴 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이퀄라이저의 채널 이퀄라이징 기능에 대한 회로도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급 회로부에 대한 회로도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 케이블부의 단면도.
도 8은 USB 케이블의 주파수 특성을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 실험에 따른 채널 스펙트럼의 특성을 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 실험에 따른 이퀄라이징 스펙트럼의 특성을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 실험에 따른 수신단에서의 이퀄라이징에 의한 보상 스펙트럼의 특성을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.
또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 USB 연장 케이블의 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 USB 연장 케이블(100)은 제1 연결부(10), 제2 연결부(20), 및, 케이블부(30)로 구성된다.
제1 연결부(10) 및 제2 연결부(20)는 USB 커넥터이다. 바람직하게는, USB 커넥터의 형태는 USB 3.0 또는 USB 3.1 규격에 따른 형태로 마련될 수 있다.
먼저, 제1 연결부(10)는 다수의 핀으로 구성된 연결단자인 제1 단자(11), 데이터 신호 전송을 위한 제1 송신 이퀄라이저(12), 데이터 신호 수신을 위한 제1 수신 이퀄라이저(13), 전원공급 또는 충전(PD, power delivery)을 위한 제1 전원공급 회로부(14)로 구성된다. 또한, 추가적으로 USB 2.0 통신을 위한 제1 USB2.0 통신부(15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제1 단자(11)는 USB 커넥터에 연결하기 위한 핀들로 구성된 단자이다. 바람직하게는, 제1 단자(11)는 타입 C(Type-C) 규격에 의해 구성되며, 모두 9개 핀(USB 3.0 규격인 경우) 또는 12개 핀(USB 3.1 규격인 경우)들로 구성된다.
다음으로, 제1 송신 이퀄라이저(12)는 고속 데이터 송신 라인(TX)에 전송할 데이터에 대하여 채널 이퀄라이징(channel equalizing)을 수행한다. 그리고 이퀄라이즈 된 신호는 케이블부(30)의 데이터 전송 라인(TX)으로 전송된다. 특히, 제1 송신 이퀄라이저(12)는 고주파 성분을 키우기 위해, 전송할 데이터 신호에 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 적용한다. 즉, 1차로 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 적용한다.
또한, 제1 수신 이퀄라이저(13)는 고속 데이터 수신 라인(RX)으로부터 수신한 데이터에 대하여 채널 이퀄라이징(channel equalizing)을 수행할 수 있다. 즉, 제1 수신 이퀄라이저(13)는 수신한 신호에 대하여 극단적인 신호 손실(loss)를 보상하기 위하여 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 2차로 적용한다.
다음으로, 제1 전원공급 회로부(14)는 충전 등을 위해 전력 전달(power delivery)을 하기 위한 라인에 연결된다. 즉, 제1 전원공급 회로부(14)는 전력 전송을 위한 라인(또는 버스)과 접지 라인 등과 연결된다.
제1 전원공급 회로부(14)는 USB 연장 케이블(100)에 연결된 호스트 단말기(미도시)에서 제공받은 전원(예를 들어, DC 5V 전원 등)을 사용한다.
또한, 제1 전원공급 회로부(14)는 제1 송신 이퀄라이저(12) 및 제1 수신 이퀄라이저(13)에 전원을 공급한다. 이를 위해, DC-DC 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로, 제1 USB2.0 통신부(15)는 USB 2.0 규격에 의한 데이터 전송을 위한 단자로 구성된다.
다음으로, 제2 연결부(20)는 제1 연결부(10)와 같이, 다수의 핀으로 구성된 연결단자인 제2 단자(21), 데이터 신호 전송을 위한 제2 송신 이퀄라이저(22), 데이터 신호 수신을 위한 제2 수신 이퀄라이저(23), 및, 전원공급 또는 충전(PD, power delivery)을 위한 제1 전원공급 회로부(24)로 구성된다. 또한, 추가적으로 USB 2.0 통신을 위한 제2 USB2.0 통신부(25)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제2 단자(21)는 제1 단자(11)와 같이, USB 커넥터에 연결하기 위한 핀들로 구성된 단자이다. 바람직하게는, 제2 단자(21)는 타입 C(Type-C) 규격에 의해 구성된다.
제2 수신 이퀄라이저(23)는 고속 데이터 수신 라인(RX)으로부터 수신한 데이터에 대하여 채널 이퀄라이징(channel equalizing)을 수행한다. 제2 수신 이퀄라이저(23)는 제1 송신 이퀄라이저(12)와 대응된다. 즉, 제1 송신 이퀄라이저(12)에서 송신한 데이터 신호가 제2 수신 이퀄라이저(23)로 전송된다. 즉, 제1 송신 이퀄라이저(12)는 1차로 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 적용하여 고주파 성분을 증폭하여 전송하고, 제2 수신 이퀄라이저(23)는 수신한 신호에 대하여 2차로 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 적용하여 극단적인 신호손실을 보상할 수 있다.
또한, 제2 송신 이퀄라이저(22)는 고속 데이터 송신 라인(TX)에 전송할 데이터에 대하여 채널 이퀄라이징(channel equalizing)을 수행한다. 제2 송신 이퀄라이저(22)는 제1 수신 이퀄라이저(13)와 대응된다. 즉, 제2 송신 이퀄라이저(22)에서 송신한 데이터 신호가 제1 수신 이퀄라이저(13)로 전송된다. 즉, 제2 송신 이퀄라이저(22)는 데이터 신호에 1차로 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 적용하여 전송하고, 제1 수신 이퀄라이저(13)는 수신한 데이터 신호에 대하여 2차로 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 적용할 수 있다.
또한, 제2 전원공급 회로부(24)는 제1 전원공급 회로부(14)와 마찬가지로, 충전 등을 위해 전력 전달(power delivery)을 하기 위한 라인에 연결되고, USB 연장 케이블(100)에 연결된 호스트 단말기(미도시) 등으로부터 제공받은 전원(예를 들어, DC 5V 전원 등)을 사용한다. 또한, 제2 전원공급 회로부(24)는 제2 송신 이퀄라이저(22) 및 제2 수신 이퀄라이저(23)에 전원을 공급하며, 바람직하게는, DC-DC 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로, 제2 USB2.0 통신부(25)는 USB 2.0 규격에 의한 데이터 전송을 위한 단자로 구성되고, 케이블부(30)를 통해 제1 USB2.0 통신부(15)와 연결된다.
또한, 케이블부(30)는 고속으로 데이터를 전송하는 제1 고속 통신선(31) 및 제2 고속 통신선(32), 전원을 공급하는 전원선(34), USB 2.0 규격에 따라 데이터를 전송하는 USB2.0 통신선(35)으로 구성된다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 이퀄라이저(12,13,22,23)의 구성에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 적용하는 채널 이퀄라이저(Channel Equalizer)의 원리는 FM 송수신에 적용하는 방식을 기초로 한다.
오디오 FM 송수신시 사용하는 이퀄라이징(Equalizing)은 FM 변조 송신시 고주파 성분을 키우기 위해 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)를 적용하고, 수신단에서는 반대로 노이즈(Noise)가 되는 고주파 성분을 제거하기 위해 디엠퍼시스(De-emphasis)를 사용한다.
다만, 본 발명에서는 고속전송 10Gbps를 위해 10GHz의 고주파를 주로 사용한다. FM 송수신과 비교하면 주로 사용하는 주파수 대역이 상이하다. 즉, 오디오 이퀄라이징은 주요 신호가 저주파(가청주파수 16KHz ~20KHz)이므로 송신단의 프리엠퍼시스로 왜곡된 고주파 신호를 원상으로 복귀하는 디엠퍼시스를 한다. 이에 반해, 본 발명의 대상인 주요 신호가 고주파를 사용한다.
따라서 수신단 신호 중에 송신단에서 증폭한 고주파 성분복원을 위한 것이 아니라, 10GHz 고주파 성분의 극단적인 신호 손실(loss)을 보상하기 위해 송신단에서 적용한 프리엠퍼시스를 수신단에서 한번 더 적용한다. 이때 신호손실(signal loss)의 정도에 따라서 2차 프리엠퍼시스는 생략할 수 있다.
본 발명의 실험 결과에 의하면, 약 5M까지는 1차 프리엠퍼스로 보정가능하나, 5M이상은 1차 및 2차 프리엠퍼시스가 요구된다.
특히, 구리선 채널(channel)의 특성상 고주파 부분의 채널 손실(channel loss)은 약 7~10dB/m로 매우 크다. 이를 보정하지 않으면 최대 1m 이상 신호통달거리를 확보할 수 없다. 케이블의 도체 단면을 극단적으로 크게 하면(약 18~24awg 정도), 신호통달거리를 추가적으로 확보할 수 있을 것이다. 그러나 이 경우, 케이블의 외경(OD, out dimension)이 8mm이상으로 커지므로, 단가가 상승할 수 있고 사용 편의성도 저하된다.
따라서 채널 이퀄라이징(Channel Equalizing)을 적용함으로써, 본 발명에 따른 연장 케이블은 그 외경을 5mm이하로 최소화 할 수 있고, 신호 통달 거리를 확장할 수 있다.
한편, 바람직하게는, 본 발명에 따른 USB 연장 케이블(100)의 이퀄라이저(12,22,13,23)에는 채널 이퀄라이저 IC칩으로 구성된다. 즉, 제1 및 제2 송신 이퀄라이저(12,22), 및, 제1 및 제2 수신 이퀄라이저(13,23)은 채널 이퀄라이저 IC칩으로 구성된다.
더욱 바람직하게는, 채널 이퀄라이저 IC칩은 인터실(INTERSIL)사의 ISL36111 IC를 사용한다. ISL36111 IC칩은 10Gbps 이더넷(Ethernet), 광채널 이퀄라이저(fiber channel equalizer) 등의 수신단에 사용하는 IC칩이다.
특히, 제1 및 제2 송신 이퀄라이저(12,22)에도 수신단 전용 IC칩으로 구성한다. 즉, 수신단 전용 IC칩인 ISL36111를 송수신단 양단에 적용하여, 1차, 2차 두 차례 걸쳐 고주파 손실(loss)을 보상하도록 구성한다.
송신단의 구형파는 제1 및 제2 송신 이퀄라이저(12,22)에서 1차적인 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)를 적용하여 파형을 변형한다.
도 3에서 전송할 원래의 데이터 신호(도 3a) 및, 프리엠퍼시스가 적용된 신호(도 3b)의 아이패턴(eye pattern)이 도시되고 있다. 즉, 도 3과 같이, 1차 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)된 10Gbps 고주파 파형은 케이블부(30)의 채널(channel)을 통과한다. 이때 고주파성분은 5 ~ 20m 중거리 전송시 -30dB ~ -100dB의 극단적인 채널 손실(channel loss)이 발생한다. 이러한 신호 손실은 추가적인 신호보상을 요구한다. 따라서 고주파 신호 보상을 위해 수신단에 동일한 채널 이퀄라이저 IC칩(예를 들어, IC ISL36111)을 이용하여, 해당 수신 파형의 고주파 성분에 2차 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)를 적용한다. 그리고 이를 통해 고주파 신호 손실(loss)을 보상한다. 단, 5M이하의 경우 1차 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)의 보정으로 신호 보상이 가능하다.
다시 말해 본 발명에 따른 USB 연장 케이블은 10Gbps 고속전송시 발생하는 고주파 성분 손실 보상을 위해 송수신단 양단에 프리엠퍼시스(Pre-emphasis) 기술을 적용하였으며, 이를 통해 채널 이퀄라이징(Channel Equalizing)을 구현한다.
도 4는 2차 프리엠퍼시스에 의한 데이터 신호를 나타내고 있다. 즉, 도 4a는 수신단에서 수신하는 데이터 신호의 아이패턴(eye pattern) 또는 아이 다이어그램(eye diagram)을 나타내고, 도 4b는 2차 프리엠퍼시스가 적용된 신호의 아이패턴 또는 아이 다이어그램을 나타낸다.
다음으로, 도 5는 이퀄라이저(12,13,22,23)의 채널 이퀄라이징 기능(Channel equalizing Function)의 회로도를 나타내고 있다.
도 5에서 보는 바와 같이, 이퀄라이저(12,13,22,23)는 신호검출부(signal detector), 균등화부(adjustable equalizer), 증폭부(limiting amplifier), 및, 출력 드라이버(output driver)로 구성된다.
즉, 상기 신호 검출부는 회로에 입력된 신호를 샘플링하여 검출하고, 균등화부는 검출된 신호를 균등화하기 위한 증폭해야할 고주파 성분을 판별한다. 또한, 증폭부는 고주파 성분을 증폭하고, 출력드라이브에서 증폭한 신호를 송출한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급 회로부(14,24)의 구성을 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 전원공급 회로부(14,24)는 외부로부터 전원(예를 들어, 5V)을 공급받는 전원입력부, 공급받은 전원(DC 전원)의 전압을 변경하는 DC/DC 컨버터, 이퀄라이저(12,13,22,23)로 전원을 공급하는 전원공급부로 구성된다.
바람직하게는, 전원공급 회로부(14,24)의 전원공급을 위한 IC칩을 사용한다. 이때, 채널 이퀄라이저 IC칩(Equalizer IC)을 구동하기 위한 구동용 DC 1.2V 전원공급을 위하여, 인터실(INTERSIL) 사의 ISL9104AIRUWZ-T(U3)를 사용한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블부(30)의 구성을 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
제1 연결부(10) 또는 제2 연결부(20)에서 이퀄라이즈 된 신호는 케이블부(30)의 데이터 전송 라인(TX, RX)으로 전송된다. 케이블부(30)는 차폐연선(STP, Shielded Twisted Pair) 또는 비차폐연선(UTP, Unshielded Twisted Pair)으로 구성될 수 있다.
도 7에서 보는 바와 같이, 케이블부(30)는 내부에 제1 고속 통신선(31), 제2 고속 통신선(32), 전원선(34), 및, USB2.0 통신선(35)으로 구성된다.
제1 및 제2 고속 통신선(31,32)은 차폐선(SDP, Shield Differential Pair) 또는 차폐연선(STP)로 감싸고, USB2.0 통신선은 비차폐연선(UTP)으로 구성된다.
또한, AL/PS 테이프 등 절연 테이프(36)가 상기 통신선 및 전원선들(31,32,34,35)의 외곽을 감싸도록 구성된다. 절연 테이프(13)의 외곽으로 그물망 구조의 전자파 차폐를 설계하여 전자환경 차폐(EMI) 특성을 만족하도록 브레이브(braid)(37)를 구비한다. 마지막으로, 브레이드(37)의 외곽으로 자켓(38)이 피복된다. 바람직하게는, 자켓(15)은 내열성과, 내마모성, 내화학성, 난연성이 우수한 불수소지 절연체로 압출 피복된다.
다음으로, 본 발명의 효과를 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
USB 연장 케이블을 텍트로닉스 사의 네트워크 분석기(Network analyzer)로 측정한 주파수 특성은 도 8과 같다. 즉, 케이블 길이 2m의 7.5GHz의 삽입손실은 -17.9dB/2m _ 7.5GHz이다. 따라서 5m의 손실률은 약 -45dB이다.
본 발명에 따라 채널 이퀄라이저를 적용한 USB 연장 케이블(100)에 대한 스펙트럼에 대하여 설명한다.
도 9는 채널 스펙트럼(Channel spectrum)의 특성을 나타내고 있다. 즉, 앞서 종래기술과 같은 상태, 즉, 7.5Ghz 고주파에서 -20 ~ -25dB/m의 손실(loss)이 발생됨을 알 수 있다.
또한, 도 10은 이퀄라이징 스펙트럼(Equalizing spectrum)의 특성을 나타내고 있다. 즉, 5~7.5GHz 대역에서 약 +20dB 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)를 적용하여 파형을 변형하여 신호손실을 보상한다.
도 11은 수신단에서 이퀄라이징(equalizing)이 적용되어 보상된 스펙트럼(spectrum)을 나타내고 있다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : 제1 연결부 11 : 제1 단자
12 : 제1 송신 이퀄라이저 13 : 제1 수신 이퀄라이저
14 : 제1 전원공급 회로부 15 : 제1 USB2.0 통신부
20 : 제2 연결부 21 : 제2 단자
22 : 제2 송신 이퀄라이저 23 : 제2 수신 이퀄라이저
24 : 제2 전원공급 회로부 25 : 제2 USB2.0 통신부
30 : 케이블부 31 : 제1 고속 통신선
32 : 제2 고속 통신선 34 : 전원선
35 : USB2.0 통신선
100 : 연장 케이블

Claims (7)

  1. 제1 고속통신선 및, 제2 고속통신선으로 구성되는 케이블부;
    USB 커넥터에 연결하기 위한 제1 단자, 상기 제1 고속통신선으로 전송할 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제1 송신 이퀄라이저, 및, 상기 제2 고속통신선으로부터 수신한 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제1 수신 이퀄라이저가 구비되는 제1 연결부; 및,
    USB 커넥터에 연결하기 위한 제2 단자, 상기 제2 고속통신선으로 전송할 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제2 송신 이퀄라이저, 및, 상기 제1 고속통신선으로부터 수신한 데이터에 대해 채널 이퀄라이징을 수행하는 제2 수신 이퀄라이저가 구비되는 제2 연결부를 포함하고,
    상기 제1 송신 이퀄라이저는 송신할 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하여 전송하고, 상기 제2 수신 이퀄라이저는 수신한 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하고,
    상기 제2 송신 이퀄라이저는 송신할 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하여 전송하고, 상기 제1 수신 이퀄라이저는 수신한 신호에 대하여 프리엠퍼시스를 적용하는 것을 특징으로 하는 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이블부는 전원선을 더 포함하여 구성되고,
    상기 제1 연결부는, 상기 전원선과 연결되고 상기 제1 송신 이퀄라이저 및 상기 제1 수신 이퀄라이저에 전원을 공급하는 제1 전원공급 회로부를 더 포함하여 구성되고,
    상기 제1 연결부는, 상기 전원선과 연결되고 상기 제2 송신 이퀄라이저 및 상기 제2 수신 이퀄라이저에 전원을 공급하는 제2 전원공급 회로부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 전원공급 회로부는 상기 전원선 또는 상기 제1 또는 제2 단자로부터 공급되는 전원의 해당 전압을 변경하는 DC-DC 컨버터를 더 구비하고, 변경된 전압을 이퀄라이저들로 공급하는 것을 특징으로 하는 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 이퀄라이저, 상기 제1 수신 이퀄라이저, 상기 제2 송신 이퀄라이저, 또는, 상기 제2 수신 이퀄라이저는 채널 이퀄라이징의 기능을 구비한 채널 이퀄라이징 IC칩을 구비하는 것을 특징으로 하는 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 케이블부는 내부에 제1 고속통신선, 제2 고속통신선, 전원선, 및 USB2.0 통신선을 구비하고, 상기 제1 고속통신선 및 제2 고속통신선은 차폐연선으로 감싸고, 상기 USB2.0 통신선은 비차폐연선으로 구성되고, 상기 제1 고속통신선, 상기 제2 고속통신선, 상기 USB2.0 통신선, 및 전원선들의 외곽에 절연 테이프를 감싸고, 상기 절연 테이프의 외곽으로 그물망 구조의 전자파 차폐 특성을 만족하는 브레이드를 구비하고, 상기 브레이드의 외곽으로 자켓이 피복되는 것을 특징으로 하는 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 케이블부의 길이는 5m 이상인 것을 특징으로 하는 채널 이퀄라이저를 이용한 중장거리용 USB 연장 케이블.
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