KR20040083890A - 근단누화 감소장치 - Google Patents

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Abstract

모듈라 잭이 장착되는 인쇄회로기판 상에서의 필드 상쇄기법으로 모듈라 플러그와 모듈라 잭에서의 선 풀림 효과로 인한 용량성 누화 및 유도성 누화를 감소시켜 불요 잡음신호를 제거하고, 근단누화를 감소시키며, 고주파 데이터의 전송효율을 향상시키며, 저렴한 카테고리 3급의 RJ(Registered Jack)-45 잭으로 인핸스드 카테고리 5급만큼 근단누화를 감소시킬 수 있음은 물론 생산원가를 절감하며, 송수신되는 데이터의 강도를 강하게 한다.
랜 케이블이 연결된 모듈라 플러그가 삽입되는 모듈라 잭을 구비하는 디바이스에 있어서, 인핸스드 카테고리 5급의 규격을 만족함과 동시에 고속으로 데이터의 전송이 가능하도록 100㎒의 주파수에서 근단누화를 43dB까지 지원하는 모듈라 잭이 장착되는 인쇄회로기판 상에 구현되는 것으로서 디바이스 내에 내장되고 랜의 회로부품이 배치되는 인쇄회로기판과. 상기 인쇄회로기판에 장착되고, 랜 케이블의 단부에 장착된 모듈라 플러그가 삽입되는 모듈라 잭과, 상기 모듈라 잭이 장착된 부위의 인쇄회로기판 상에 패턴으로 형성되어 근단누화를 감소시키는 근단누화 감소부를 구비한다.

Description

근단누화 감소장치{Apparatus for reducing Near End Cross-Talk}
본 발명은 근거리 통신망인 랜(LAN : Local Area Network)을 통해 상호간에 소정의 데이터를 전송하는 디바이스들에 각기 구비되어 있는 모듈라 잭을 랜 케이블로 연결시킬 경우에 모듈라 잭 측에서 발생되는 근단누화(Near End Cross-Talk)를 줄여 데이터의 전송효율을 향상시킬 수 있도록 하는 근단누화 감소장치에 관한 것이다.
디지털 텔레비전 수상기, DVHS(Digital Video Home System), DVD(Digital Video Disk) 레코더 및 PVR((Personal Video Recorder) 등의 홈 네트웍용 디바이스들이나, 허브 및 라우터 등을 비롯한 각종 통신용 디바이스들을 상호간에 연결하여 데이터 통신을 수행하도록 할 경우에 통상적으로 랜을 사용하고 있다.
상기 랜은 하나의 네트웍용 카드로 제조하여 디바이스 내에 장착하거나 또는 디바이스에 내장되어 소정의 회로 부품이 배치되는 인쇄회로기판에 일체로 구성하고 있다.
그리고 디바이스에 각기 내장된 랜들을 랜 케이블로 상호간에 연결하여 소정의 데이터들이 상기 랜 케이블을 통해 전송되게 하는 것으로 디바이스들을 랜 케이블로 연결하기 위하여 랜 케이블의 단부에는 모듈라 플러그가 장착되고, 랜에는 RJ(Registered Jack)-45인 모듈라 잭(Modular Jack)을 설치하여 상기 모듈라 플러그를 모듈라 잭에 삽입 및 랜 케이블을 연결하고 있다.
상기 모듈라 잭은 랜이 내장되어 있는 디바이스들이나, 네트웍용 카드 등에 장착되어 랜 케이블의 플러그가 삽입되는 암 커넥터(female connector)로써, 네트웍 장비들 중에 100BaseT 랜 케이블을 사용하는 허브, 스위치, 라우터, 벽 장착용 디바이스 등에 사용되며, 상용 건물 내의 배선 등에도 널리 사용되고 있다.
모듈라 잭이 고속으로 데이터를 전송할 수 있도록 설계할 경우에, 랜 케이블의 단부에 장착되는 모듈러 플러그의 부분에서 선들이 풀리면서 발생하는 선간 커플링에 따른 신호 감쇠를 최소화하기 위해서 모듈라 잭에 고의로 커패시턴스 성분과 인덕턴스 성분을 삽입하여 고속에서도 동작이 가능하도록 하고 있다.
특히 저주파에서는 문제가 되지 않았던 모듈라 잭 내의 주파수에 따른 근단누화를 고속으로 데이터를 전송할 수 있도록 설계할 경우에 크게 개선해야 하는데, 종래에는 상용 건물 내의 배선에서 주로 사용하였고, 내부의 랜 구축을 위한 허브, 스위치 라우터, 랜 카드 등에서는 일반 카테고리 3급 실드(shield) 잭이나 실드되지 않은 잭을 사용하여 왔다.
그러나 상기한 카테고리 3급 실드 잭이나 실드되지 않은 잭을 사용할 경우에 모듈라 플러그에서 선이 풀리면서 근단누화가 발생하는 것을 다시 보상할 수 없어 전송하는 데이터의 손실이 불가피하게 발생한다.
여기서, 근단누화는 소스(source) 신호의 전압(Vs)과, 소스 신호의 영향을 받은 선에 유기된 전압(Vv)의 비 즉, 근단누화(Xtalk) = 20log(Vv/Vs)로서 단위는 ㏈로 표시된다.
매입(Wall Mount)용으로는 현재 근단누화를 100 MHz에서 43dB까지 지원하는인핸스드(Enhanced) 카테고리 5급 랜용 모듈라 잭이 상용화되어 있으며, 이것은 랜용 모듈라 잭에 들어가는 핵심 PCB 패턴을 이용하여 근단누화를 개선하는 방식을 채용하고 있다. 여기서, 카테고리 5급은 TIA/EIA-568-A 규격을 만족하는 모듈라 잭을 의미하며, 인핸스드 카테고리 5급은 TIA/EIA-568-A-5 규격을 만족하는 모듈라 잭을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이 TIA/EIA-568-A에는 카테고리 5급의 모듈라 잭에 관한 규격이 규정되어 있고, TIA/EIA-568-A-5에는 인핸스드 카테고리 5급의 모듈라 잭에 관한 규격이 규정되어 있는데, 이 규격들에서 가장 중요한 요소는 모듈라 잭 내의 주파수에 따른 근단누화이며, 이 근단누화를 카테고리 5급의 모듈라 잭은 100 MHz에서 40㏈까지 만족하도록 규정되어 있고, 인핸스드 카테고리 5급의 모듈라 잭은 100 MHz에서 43㏈까지 만족하도록 규정되어 있다.
그러나, 종래의 디바이스에 사용하는 모듈라 잭은 데이터의 입출력 부분 및 전체 모듈라 잭의 임피던스 매칭의 불균형으로 인한 신호의 왜곡 현상을 막을 수가 없었다. 즉, 종래의 모듈라 잭은 특성 임피던스가 100Ω인 랜 케이블과 인쇄회로기판(PCB)의 임피던스를 매칭시키지 않았으므로 랜 케이블을 통해 인터페이스되는 신호가 반사되고, 그 반사된 신호가 원래의 신호와 합성되어 원래의 데이터를 복원할 수 없는 왜곡 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
그러므로 본 발명의 목적은 디바이스에 장착되는 모듈라 잭에서의 근단누화를 최소로 줄일 수 있는 근단누화 감소장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모듈라 잭이 장착되는 인쇄회로기판 상에서의 필드 상쇄기법으로 모듈라 플러그와 모듈라 잭에서의 선 풀림 효과로 인한 용량성 누화 및 유도성 누화를 감소시켜 불요 잡음신호를 제거하고, 원래의 데이터의 레벨은 상승시켜 고주파 데이터의 전송효율을 향상시킬 수 있는 근단누화 감소장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 저렴한 카테고리 3급의 RJ-45 잭을 사용하여 생산원가를 절감함은 물론 인핸스드 카테고리 5급만큼 근단누화를 감소시킬 수 있으며, 송수신되는 데이터의 강도를 강하게 할 수 있는 근단누화 감소장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 근단누화 감소장치는 랜 케이블이 연결된 모듈라 플러그가 삽입되는 모듈라 잭을 구비하는 디바이스에 있어서, 인핸스드 카테고리 5급의 규격을 만족함과 동시에 고속으로 데이터의 전송이 가능하도록 100㎒의 주파수에서 근단누화를 43dB까지 지원하는 모듈라 잭이 장착되는 인쇄회로기판상에 구현되는 것으로서 디바이스 내에 내장되고 랜의 회로부품이 배치되는 인쇄회로기판과. 상기 인쇄회로기판에 장착되고, 랜 케이블의 단부에 장착된 모듈라 플러그가 삽입되는 모듈라 잭과, 상기 모듈라 잭이 장착된 부위의 인쇄회로기판 상에 패턴으로 형성되어 근단누화를 감소시키는 근단누화 감소부로 구성된다.
상기 근단누화 감소부는, 상기 인쇄회로기판의 양면에 패턴으로 형성되는 것으로서 상기 근단누화 감소부의 패턴은, 상기 랜 케이블의 복수의 선에 각기 대응되는 1번 및 2번 패턴과, 5번 및 6번 패턴과, 7번 및 8번 패턴이 트위스트 페어로상호간에 교차되고, 1번 및 2번 패턴과 5번 및 6번 패턴의 사이에 3번 패턴이 위치되며, 5번 및 6번 패턴과 7번 및 8번 패턴의 사이에 4번 패턴이 위치되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 카테고리 5급 및 인핸스드 카테고리 5급 모듈라 잭의 규격을 보인 도표.
도 2a는 랜 케이블의 단부에 모듈라 플러그가 장착된 상태를 보인 도면.
도 2b는 랜 케이블의 단부에 장착된 모듈라 플러그의 선 배치상태를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 근단누화 감소장치의 구성을 보인 도면.
도 4a는 본 발명의 근단누화 감소장치에 따라 인쇄회로기판의 상면에 형성된 근단누화 감소부의 패턴을 상면에서 보인 도면.
도 4b는 본 발명의 근단누화 감소장치에 따라 인쇄회로기판의 배면에 형성된 근단누화 감소부의 패턴을 상면에서 투시하여 보인 도면.
도 5는 본 발명의 근단누화 감소장치에서 인쇄회로기판의 상면 및 배면에 형성한 패턴 구조에 따른 패턴의 연결상태를 보인 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 랜 케이블 110 : 모듈라 플러그
200 : 인쇄회로기판 210 : 모듈라 잭
220 : 근단누화 감소부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 근단누화 감소장치를 상세히 설명한다.
도 2a는 랜 케이블의 단부에 설치되는 모듈라 플러그의 선 연결상태를 보인 도면이다. 여기서, 부호 100은 랜 케이블이고, 부호 110은 상기 랜 케이블(100)의 단부에 장착되는 모듈라 플러그이다. 상기 모듈라 플러그(110)에는 도 2b에 도시된 바와 같이 랜 케이블(100)의 1번 내지 3번, 7번 및 8번 선이 직선으로 장착되고, 5번 및 6번 선은 4번 선과 교차되어 5번 및 6번 선은 각기 4번 및 5번 선의 위치에 위치되고, 4번 선이 6번 선의 위치에 위치되게 배열된다.
도 3은 본 발명의 근단누화 감소장치의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 200은 디바이스 내에 장착되어 디바이스의 소정의 기능을 수행하는 회로부품이 장착되는 인쇄회로기판으로서 상기 인쇄회로기판(200)의 소정 위치에 상기 모듈라 플러그(110)가 삽입되는 모듈라 잭(210)이 장착된다. 그리고 상기 모듈라 잭(210)이 장착된 부위의 인쇄회로기판(200)의 상면 및 배면에는 본 발명에 따라 근단누화를 감소시키기 위한 근단누화 감소부(220)의 패턴이 형성된다.
상기 근단누화 감소부(220)의 패턴은, 예를 들면, 인쇄회로기판(200)의 상면 및 배면에 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 형성한 것으로서 도 5에 도시된 바와 같이 1번 및 2번 패턴과, 5번 및 6번 패턴과, 7번 및 8번 패턴이 트위스트 페어로 상호간에 교차되고, 1번 및 2번 패턴과 5번 및 6번 패턴의 사이에 3번 패턴이 위치됨과 아울러 5번 및 6번 패턴과 7번 및 8번 패턴의 사이에 4번 패턴이 위치된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 근단누화 감소장치는 모듈라 플러그(110)를 모듈라 잭(210)에 삽입하여 연결할 경우에 임피던스가 매칭되지 않아 송수신하는 데이터가 반사되고, 그 반사된 데이터가 원래의 데이터와 합성되면서 선간 간섭현상이 발생되어 근단누화에 의한 원래의 데이터가 왜곡되는 현상을 방지하기 위한 것으로서 모듈라 플러그(110)에서 선의 꼬임이 풀림으로 발생되는 근단누화의 영향을 줄이기 위해 모듈라 잭(210)의 기생 커패시턴스의 값을 근단누화 감소부(220)의 패턴의 각각의 페어(pair)들간의 선간 간격, 선의 두께, 인쇄회로기판(200)의 유전율 등을 고려하여 인쇄회로기판(200)에 필드 상쇄 효과를 적용한 것이다.
상기 인쇄회로기판(200)의 상면과 배면의 근단누화 감소부(220)의 패턴의 중간 부분에서 4개의 각 홀과 홀 사이에 아래에서 위로 길게 네 선으로 지나가는 부분이 필드를 상쇄시켜 주는 부분이고 동시에 소정의 커패시턴스를 가지므로 이 부분을 통하여 원래의 데이터들이 더 강해지고, 누화(Crosstalk)된 데이터들은 약해지게 된다. 그리고 상기 인쇄회로기판(200)의 배면에 아래에서 위로 뻗은 네 줄의 패턴의 양 옆으로 둥근 날개 모양의 패턴들이 사다리처럼 붙어 있는 부분이 인덕턴스를 넣어주는 부분이 되어 랜 케이블(100)의 특성 임피던스와 인쇄회로기판(200) 상에 마이크로스트립 라인(Microstrip Line)의 특성임피던스와 임피던스 매칭을 통해 손실을 줄여 원래 데이터의 왜곡 현상을 방지하게 된다.
즉, 본 발명의 근단누화 감소장치는 도 5에 도시된 바와 같이 근단누화 감소부(220)의 1번 및 2번 패턴과, 5번 및 6번 패턴과, 7번 및 8번 패턴이 상호간에 꼬여 트위스트 페어의 효과를 갖게 된다. 그리고 상호간에 꼬인 1번 및 2번 패턴과 5번 및 6번 패턴의 사이에 3번 패턴이 위치되고, 5번 및 6번 패턴과 7번 및 8번 패턴의 사이에 4번 패턴이 위치되어 자연스럽게 용량성 근단 누화가 개선됨은 물론 3번 및 4번 패턴은 벌어져 근단 누화가 감소된다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 디바이스 내의 인쇄회로기판에 소정의 근단누화 감소부의 패턴을 형성하여 카테고리 3급 RJ-45 모듈라 잭으로 인핸스드 카테고리 5급의 모듈라 잭을 사용한 것과 같은 효과를 낼 수 있고, 100㎒의 주파수 대역에서 근단누화를 43dB까지 지원하며, 사용되는 인쇄회로기판에서의 유전율 등을 비롯한 여러 가지의 요소들을 고려한 선의 두께를 결정함으로써 임피던스 매칭을 통하여 손실 등을 줄여 신호의 왜곡 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 패턴을 이용하여 카테고리 3급 모듈라잭을 인핸스드 카테고리 5급으로 사용할 수 있게 되면, 데이터의 장거리 전송시 에러를 줄일 수 있어 데이터 전송효율을 향상시킬 수 있으며, 대용량의 데이터를 고속으로 처리할 수 있으며, 카테고리 3급 모듈라 잭을 인핸스드 카테고리 5급의 모듈라 잭처럼 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 디바이스 내에 내장되고 랜의 회로부품이 배치되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 장착되고, 랜 케이블의 단부에 장착된 모듈라 플러그가 삽입되는 모듈라 잭; 및
    상기 모듈라 잭이 장착된 부위의 인쇄회로기판 상에 패턴으로 형성되어 근단누화를 감소시키는 근단누화 감소부로 구성된 근단누화 감소장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 근단누화 감소부는;
    상기 인쇄회로기판의 양면에 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 근단누화 감소장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 근단누화 감소부의 패턴은;
    상기 랜 케이블의 복수의 선에 각기 대응되는 1번 및 2번 패턴과, 5번 및 6번 패턴과, 7번 및 8번 패턴이 트위스트 페어로 상호간에 교차되고, 1번 및 2번 패턴과 5번 및 6번 패턴의 사이에 3번 패턴이 위치되며, 5번 및 6번 패턴과 7번 및 8번 패턴의 사이에 4번 패턴이 위치되는 것을 특징으로 하는 근단누화 감소장치.
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