KR20040089193A

KR20040089193A - 광대역 결합전송선로셀

Info

Publication number: KR20040089193A
Application number: KR1020030022855A
Authority: KR
Inventors: 박승교; 윤재훈
Original assignee: 주식회사 메닉스
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-10-21

Abstract

본 발명은 넓은 주파수대역에서의 전자파 내성(EMS) 측정 및 불요 전자파 (EMI)측정, 안테나 교정 등에 필요한 표준 전자파 (평면파)를 발생시키는 시설인 광대역 결합전송선로 셀에 관한 것이다.

본 발명에서는 육면체 형상의 외부도체(3) 내부에 판 형상을 갖는 두개의 내부 도체(4,5)를 설치하고, 좌우 양측에 반사파를 제거하기 위해 전파흡수체(13)를 장착하였으며 각 내부 도체를 외부 커넥터(10,10'11,11')와 연결하여 서로 반대 위상 급전을 하도록 구성하였다. 이로 인해 결합전송선로셀(CTL Cell)의 전자장 균일도 특성을 유지하면서 셀의 사용주파수대역폭을 결정하는 차단주파수 및 고조모드 출현을 억제할 수 있어 동일크기의 다른 CTL Cell에 비해 높은 주파수대역까지 원하는 크기의 균일장(uniform field)의 조성이 가능하다. 외부도체(3) 내부에 설치된 두개의 내부도체(4,5)에 반대 위상 급전을 통해 여기시켜 기존 CTL cell과 동일한 균일장 영역(uniform area)의 균일도를 유지하면서도 사용주파수대역을 GHz 대역까지 확장할 수 있어 고주파수대역의 다양한 피시험체에 대한 각종 감도, 전자파장해, 전자파 내성, 전자파 교정 등 시험이 가능한 효과를 갖는다.

Description

광대역 결합전송선로셀 {Broad Band Coupled Transmission Line Cell}

본 발명은 기존의 결합전송선로셀(CTL Cell)에 전파흡수체(13)를 좌우양측에 설치하고 내부에 임피던스 정합을 위해 매칭플레이트(12)를 부가하여 차단주파수 및 고조모드 출현을 억제함으로써 동일크기에 대해 사용주파수대역을 크게 확대시킬 수 있는 광대역 결합전송선로셀(CTL Cell)에 관한 것이다.

일반적으로 결합전송선로셀은 결합전송선로(Coupled Transmission Line) 내부에서 서로 반대방향의 전력을 전송할 때, 동위상으로 만나는 지점에서는 저임피던스 전자파(자기장)를 발생시키고, 180°의 위상차를 갖는 지점에서는 고임피던스 전자파(전기장)를 발생시키는 특성을 이용하여 전자파 내성(EMS;Electromagnetic Susceptibility) 및 전자파 장해(EMI;Electromagnetic Interference) 측정, 전자계 프로브의 교정, 무선기기 감도 측정 등의 분야에서 반드시 필요한 표준 전자파를 발생시킬 수 있는 장치이다.

결합전송선로셀(CTL Cell)은 기존의 TEM Cell이나 비대칭 TEM Cell 등과 같은 시설에 비해 도5에서 보는 바와 같이 전자파 균일도가 약 4배정도 높고, 전력 유용도는 약 2배정도 좋은 특성을 갖고 있는 유용한 장치이나 TEM Cell과 같이 구조적으로 차단주파수 및 고조모드의 출현이 불가피하다. 이로 인해 사용주파수대역에 따라 Cell의 크기가 제한 받게 되어 사용주파수가 높아지면 피시험체가 놓일 수 있는 유효영역이 좁아져서 피시험체의 크기를 제한하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 결합전송선로내의 좌우측에 반사파를 제거하기 위한 전파흡수체(13)를 설치하고, 내부도체(4,5)의 좌우측에 임피던스정합을 위한 매칭플레이트(12)를 외부도체(3)에 고정시켜 설치하여 도6에서와 같이 결합전송선로셀의 우수한 특성을 유지하면서 차단주파수 및 고조모드 출현을 억제시킴으로써 사용주파수대역을 크게 향상시킨 광대역 결합전송선로셀(CTL Cell)을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 기술에 따른 결합전송선로셀(CTL cell)의 정단면도

도2는 본 발명에 의한 광대역 결합전송선로셀(CTL Cell)의 전체조립도

도2a, 도2b, 도2c는 도2의 평단면도, 정단면도, 측단면도

도3은 동축선로 접속부의 상세도

도4는 피시험체 지지대의 회전기구도

도5는 종래기술에 따른 결합전송선로셀(CTL cell) 의 전계치 편차 분포도

도6는 본 발명에 의한 광대역 결합전송선로셀(CTL Cell)의 전계치 편차 분포도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 피시험체 영역부(test area) 2: 종단부

3: 외부도체 4: 제 1 내부도체

5: 제 2 내부도체 6,6' : 마감플레이트

7: 문 8: 차폐창(shielding window),

9: 패널 10, 10' : 제 1, 제 2 커넥터

11,11' : 제 3, 제 4 커넥터 12: 매칭플레이트

13: 전파흡수체 14: 동축선로

15,15' : 내부도체 지지대 16: 피시험체 지지대

17: 동축선로 내심 18: 모터

19: 테이퍼 부 20: 접속구멍

21: 피시험체 22: 테이퍼영역부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 그 내부에 피시험체(21)를 위치시키기 위한 내부공간이 형성되어 있고 양측이 마감플레이트(6)로 막혀있는 외부도체(3);

상기 외부도체(3)의 일측 마감플에이트(6) 상하 위치에 구비되며, 상호간에 이격되어 배치된 제1 및 제2 커넥터 (10,10') 접속수단; 상기 외부도체(3)의 타측 마감플레이트(6) 상하 위치에 구비되며, 상호간에 이격되어 배치된 제3 및 제4 커넥터(11,11') 접속수단;

상기 외부도체(3)와 이격되게 그 내부 공간에 구비되며, 상기 제1 및 제3 커넥터접속수단과 일직선상에 위치되는 상측 제1내부도체(4)와, 상기 제2 및 제4 커넥터 접속수단과 일직선상에 위치되면서 상기 제1내부도체(4)와 대향되는 평행면을 이루는 제2내부도체(5)로 이루어지는 내부도체(4,5);

내부도체(4,5)의 좌우측에 형상에 연하여 각기 이격되어 위치하고 상기 외부도체(3)의 마감플레이트(6)에 고정되는 매칭플레이트(12);

상기 외부도체(3)의 양측 마감플레이트(6) 내측에 각각 장착되어 있는 전파흡수체(13);

상기 내부도체(4,5)를 상기 외부도체(3) 내측에 고정시키기 위한 내부도체 지지수단;

상기 중앙부 외부도체(3)의 일측면에서 개폐가능하게 구비되며, 피시험체(21)의 상태를 관찰하기 위한 전자파 차폐창(8)이 형성된 개폐수단을 포함하는 광대역 결합전송선로셀을 제공한다.

이하, 첨부된 도2 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 광대역 결합전송선로셀은 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 크게 피시험체가 놓이는 피시험체영역부(1)와, 양쪽의 종단부(2)로 구분된다.

여기서, 상기 피시험체 영역부(1)는 내부 공간을 가지는 외부도체(3)와, 상기 외부도체(3)의 내부에서 상하 평행하게 설치되며 그 각각의 양측부가 평면상에서는 중심방향으로 경사지고 정면상으로는 직선으로 형성된 제1 내부도체(4) 및 제2 내부도체(5)로 구성되어 있다.

또한, 상기 피시험체 영역부(1)의 외부도체(3)는 그의 일측면에 피시험체(21)의 상태를 관찰하기 위한 차폐창(8)이 형성된 문(7)이 장착되고, 내부의 피시험체(21)와의 통신 및 전원공급을 위한 패널(9)이 일측에 구비된다. 여기서, 상기 차폐창(8)은 유리, 플라스틱과 같은 투명물질에 얇게 금, 은 등으로 코팅 처리하거나, 가느다란 금속망인 와이어 메쉬등을 이용하여 전자파가 차폐되도록 형성한다.

상기 제1 내부도체(4)는 외부도체(3)의 내부 상면에 현가되도록 내부도체 지지대(15)에 의해 지지되며, 상기 제2 내부도체(5)는 중심 외부도체(3)의 내부 바닥면에서 직립된 내부도체 지지대(15')에 의해 지지된다.

상기 종단부(2)는 제1 및 제2 내부도체(4, 5)의 양단 각각에 급전하기 위한 제1 내지 제4 커넥터(10,10',11,11')와, 이들 커넥터와 내부도체(4,5)를 연결하기 위해 각각의 매칭플레이트(12) 중앙을 가로지르는 동축선로(14)와, 상기 각각의 커넥터(10,10', 11,11')가 장착되는 외부도체(3)의 양측 마감플레이트(6)가 구비된다. 상기 제1 내지 제4 커넥터(10,10', 11,11')는 양측 마감플레이트(6)의 상하면에 두 개씩 소정 거리만큼 이격된 채로 장착되어 있다. 또한 반사파를 억제하기 위한 전파흡수체(13)가 양쪽의 마감플레이트(6) 내면에 장착되어 있다.

도2b에 도시된 결합전송선로셀의 정단면도에서 보는 바와 같이, 상기 제1 내부도체(4)는 좌측단 제1 커넥터(10) 및 우측단 제3 커넥터(11)와 수평적으로 일직선상에 위치하면서 연결되며, 또한 상기 제2 내부도체(5)도 마찬가지로 제2 커넥터(10') 및 제4 커넥터(11')와 일직선상에 위치하면서 연결된다.

한편, 이러한 피시험체 영역부(1)에서는 피시험체(21)가 위치하는 균일장 영역, 즉 피시험체(21)와 내부도체(4,5) 및 외부도체(3) 사이의 1/3인 중심영역(IEC1000-4-3)을 최대한 확보하여 다양한 피시험체에 대한 전자파 장해 및 내성 등의 측정이 가능하도록 하며, 균일장 영역에서의 양질의 표준전자파 발생이 가능하도록 균일도(field uniformity)를 제공한다.

상기 균일장 영역에서의 균일도는 일반 티이엠 셀 보다도 좋은 특성을 갖게 된다. 왜냐하면, 일반 티이엠셀의 경우 내부 전자계분포는 외부도체(3)와 내부도체(4,5)간의 전위차에 의해 형성되는 전자기장에 의한 영향으로 균일도가 깨지게 되나, 본 발명의 구조상 내부도체(4,5)가 상하 평행하게 놓이고 양단에서 전압이 동시에 급전되므로서 외부도체측으로 향하는 전계 및 이러한 전계의 수직방향으로 형성되는 자계성분이 상쇄되기 때문이다.

따라서, 전자파 장해 및 내성 등의 측정이나, 균일장 영역에서의 양질의 표준전자파 발생이 가능하도록 최대 균일도(field uniformity)를 제공해야 하는 조건을 만족시키기 위해서는 상기 제1 및 제2 내부도체(4,5)들을 중심 외부도체(3)의 상하벽면에 가까이 설치하여 균일장 영역이 넓어지도록 할 수 있지만, 그 만큼 외부도체(3)의 내벽으로 가까워지게 되고, 이는 상기 외부도체(3)의 벽면에서 전자파가 유기되어 균일도를 깨트리기 때문에 전자파의 균일도가 나빠지는 특성이 있다.

상기 중심 외부도체(3)의 가로 및 세로길이가 정해질 때 균일장 영역의 균일도(CISPR24에서는 전계가 6dB 편차 이내에 있어야 한다고 규정하고 있으며,IEC 1000-4-3에서는 점유영역비가 75% 이상을 확보해야만 전자파 내성시험 시설로 인정하고 있음)를 만족하는 범위내에 가능한 한 상기 제1 및 제2 내부도체(4,5)사이의 간격을 크게 하면서 임피던스 정합이 이루어지도록 구조를 설정할 필요가 있다.

본 실시예에서는 상기한 점을 고려하여, 도2c에 도시된 바와 같이 상기 피시험체 영역부(1)의 제1 및 제2 내부도체(4,5)의 폭을 외부도체(3)의 측벽 전자파가 유기되지 않는 한도 이내에서 중심 외부도체(3)의 내벽 상하면에 근접되게 설치하여 보다 넓은 균일장 영역을 확보할 수 있도록 한 구조로 하고 있다.

상기 종단부(2)는 피시험체 영역부(1)의 크기를 유지시키기 위해 테이퍼를 가지는 영역으로서 단면 형상은 피시험체 영역부(1)와 동일하며, 상기 종단부(2)측으로 갈수록 점점 폭이 줄어드는 테이퍼구조를 갖는다. 즉, 내부도체(4,5)는 양단으로 갈수록 폭이 좁아지며 내부도체(4,5)의 양단 측면에 연하여 이격되어 설치되는 매칭플레이트(12)는 중앙으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는다. 이때 내부도체(4,5)와 매칭플레이트(12)사이의 이격거리는 해당단면에서 임피던스 정합을 유지하는 데 중요한 영향을 미친다. 이러한 테이퍼 구조는 피시험체 영역부(1)의 구조와 함께 가용주파수와 매우 밀접한 관계를 갖고 있으며, 상기 테이퍼 부(19)의 크기 및 길이가 작을수록 피시험체(21) 공간은 작아지나 가용주파수 범위가 넓어진다. 그러므로, 이러한 테이퍼 부(19)에서는 적절한 크기를 유지하면서 유효길이를 작게 만들어야 한다. 단지 외부도체(3)의 양단 마감플레이트(6) 내면에 장착된 전파흡수체(13)는 급전과 더불어 내부에서 발생되는 종방향 반사파를 흡수하는 역할을 하며 이로 인해 차단주파수 및 고조모드 출현을 억제할 수 있어 사용주파수 대역을 크게 확장가능한 것이다. 여기서 전파흡수체(13)는 허용주파수대역폭이 다르기 때문에 셀의 사용주파수대역을 고려하여 해당되는 전파흡수체(13)를 두 개이상 조합하여 사용할 수 있음을 밝혀 둔다.

또한 마감플레이트(6)에 이격되어 장착되는 제1 내지 제4 커넥터(10,10', 11,11')에는 동축선로(14)가 연결되어 있고 이 동축선로(14)는 매칭플레이트(12)의 중앙부를 가로질러 내부도체(4,5)의 일단에 형성된 접속구멍(20)에 동축선로(14)의 내심(17)이 접속되도록 됨으로써 외부에서 내부도체(4,5)로 전원인가가 가능하도록 되어있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백한 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제1 및 제2 내부도체(4,5)의 양단 테이퍼부(19)와 이격되게 매칭플레이트(12)를 각각 설치하여 임피던스 정합을 유지토록 하여 기존의 결합전송선로셀의 균일장 특성을 유지하면서 외부도체(3) 양단의 마감플레이트(6)에 전파흡수체(13)를 장착하여 반사파에 의한 차단주파수 및 고조모드 출현을 억제할 수 있어 사용주파수대역을 크게 향상시킴으로써 동일 크기의 셀로 높은 주파수의 사용주파수를 갖는 피시험체(21)의 전자파시험이 가능한 효과를 가진다.

또한, 기존 결합전송선로셀의 양단에 설치되는 테이퍼 영역부(22)가 없어 제작이 쉽고, 셀의 정밀 제작이 가능하며 테이퍼 영역부(22)에 의한 다중반사를 제거함으로써 저렴한 비용으로 우수한 특성의 표준전자파발생장치의 제작이 가능한 효과를 가진다.

Claims

EMI/EMC TEST, 전자파감도, 안테나 및 Probe 교정 등 각종 전자파시험에 사용되는 결합전송선로셀에 있어서 그 내부에 피시험체(21)를 위치시키기 위한 내부공간이 형성되고 양측이 마감플레이트(6)로 막혀있는 외부도체(3);

양측의 마감플레이트(6)내면에 장착된 전파흡수체(13);

상기 외부도체(3)의 일측 마감플레이트(6)에 구비되며, 상호간에 이격되어 배치된 제1 및 제2 커넥터(10,10') 접속수단;

상기 외부도체(3)의 타측 마감플레이트(6')에 구비되며, 상호간에 이격되어 배치된 제3 및 제4 커넥터(11,11') 접속수단;

상기 외부도체(3)의 내부에서 상하 간격을 두고 평행하게 배치되되, 그 양단이 상기 제1 및 제3 커넥터(10,11) 접속수단 및 상기 제2 및 제4 커넥터(10', 11') 접속수단과 각각 일직선으로 연결된 제1내부도체(4)와 제2내부도체(5)로 이루어지고, 그 형상이 각각의 양단부가 평면상에서는 중심방향으로 테이퍼지고 정면상으로는 직선으로 형성된 내부도체(4,5);

내부도체(4,5)의 양단에 이격되어 외부도체(3)에 고정되어 임피던스 정합을 유지하기 위한 매칭플레이트(12); 및 상기 외부도체(3)의 일측면에서 개폐가능하게 된 개폐수단을 포함하는 광대역 결합전송선로셀.
제 1 항에 있어서,

상기 외부도체(3)의 일측면에 구비된 개폐수단에 내부를 관찰할기 위한 차폐창(8)을 더 포함하는 광대역 결합전송선로셀.
제 1 항에 있어서,

상기 외부도체(3)의 내면 일측에 설치된 유전체로 구성된 피시험체 지지대(16)를 더 포함하는 광대역 결합전송선로셀.
제 1 항에 있어서,

상기 외부도체의 외면 일측에 모터(18)를 설치하여 내부에 있는 피시험체 지지대(16)를 회전할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광대역 결합전송선로셀.
제 1 항에 있어서,

상기 외부도체의 양쪽 마감플레이트(6) 내면에 서로 다른 종류의 전파흡수체(13)를 조합하여 설치한 것을 특징으로 하는 광대역 결합전송선로셀.
제 1 항에 있어서,

상기 외부도체의 각각의 커넥터에 동축선로(14)를 연결하여 타단이 매칭플레이트(12)를 가로질러 동축선로 내심(17)이 각각의 내부도체(4,5)에 접속되도록 한 것을 특징으로 하는 광대역 결합전송선로셀.