KR20100032845A

KR20100032845A - 전송 매체

Info

Publication number: KR20100032845A
Application number: KR1020097012534A
Authority: KR
Inventors: 도루 스가마
Original assignee: 도루 스가마; 스가마 리에
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-26
Also published as: CN102217007A; EP2187406A1; JP4335974B1; CA2681137A1; KR100990548B1; JPWO2010029626A1; TW201011971A; US20110148541A1; WO2010029626A1; EP2187406A4

Abstract

서로 이간 배치되어 거의 평행하게 병설되는 제 1, 제 2 라인(#1, #2)과,

이들 제 1, 제 2 라인에 그 일방향으로부터 각각 교대로 얽히고 감겨 이루어지는 복수의 얽힘부(P0 내지 Pn)를 제 1, 제 2 라인의 길이 방향으로 형성하는 제 3 라인(#3)과,

상기 제 1, 제 2 라인에 그 일방향으로부터 각각 교대로 얽히고 감겨 이루어지는 복수의 얽힘부(P0 내지 Pn)와 이들 제 1, 제 2 라인끼리의 내측에서 상기 제 3 라인과 교차하는 복수의 교차부(C1 내지 Cn)를, 제 1, 제 2 라인의 길이 방향으로 각각 형성하는 제 4 라인을 갖고,

상기 제 3, 제 4 라인의 상기 각 얽힘부는, 상기 제 1, 제 2 라인의 길이 방향으로 각각 교대로 배치되고, 상기 제 1, 제 2 라인의 한쪽과 상기 제 3, 제 4 라인과의 각 얽힘부의 감김 방향이 각각 동일한 한편, 이들 제 1, 제 2 라인의 각 얽힘부끼리의 감김 방향이 서로 역방향이며, 상기 각 교차부에서의 상기 제 3 라인과 제 4 라인이 중첩되는 방향이 제 1, 제 2 라인의 길이 방향에서 교대로 역방향이다.

전송, 전력, 진폭, 위상, 신호, 도선, 감김

Description

전송 매체{TRANSMISSION MEDIUM}

본 발명은 전송 매체에 관한 것으로서, 특히 신호나 전력의 전송시의 신호나 전력의 위상 지연이나 진폭 감쇠(전압 강하)가 극히 적은 전송 매체에 관한 것이다.

일반적으로, 신호나 전력을 전송로를 통해 전송하는 경우에는, 전송로가 갖는 저항 성분이나 인덕턴스 성분에 기인하여 수신측이나 수전측(受電側)에서 수신한 신호나 전력은 송신 신호(입력)에 대하여 전압이 강하하고(진폭이 감쇠함), 또한 위상이 지연되게 되어 전송 특성이 열화하는 것은 피할 수 없다. 이러한 위상 지연이나 전압의 저하를 최소한으로 하여, 전송 특성을 가장 좋게 하도록 전송로의 구성을 설계하는 것은 최대의 과제이다.

특히, 고주파 신호의 전송시에는, 전송로에 존재하는 부유 용량이나 인덕턴스, 표피 효과(skin effect)나 유전 손실 등에 의한 손실이나 주파수 분산 등의 영향이 커지고 신호 열화가 현저해져서 장거리 전송의 경우에는 도중에 신호 증폭하는 중계기가 필요하게 된다.

이러한 신호 열화에 의한 문제를 개선하기 위해서, 종래, 송신측의 송신 파형을, 미리 손실에 의한 파형 열화를 고려하여, 그만큼을 보상한 파형으로 하기 위 한 이퀄라이저를 설치하는 구성이 실용화되어 있지만 이퀄라이저로 인한 비용 상승, 구성의 복잡화가 문제로 된다. 또한, 신호를, 신호 열화가 현저한 고주파 성분과, 열화가 적은 저주파수 성분으로 분리해 대응하는 제안도 되어 있다. 예를 들면, 송신 신호를, 평면 패턴이 편평한 ㄷ자형을 나타내는 파형 열화 보상부에 의해 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리한다. 즉, 고주파 성분이 용량에 대하여 임피던스가 작아지는 것을 이용하여, 배선간 용량을 이용한 고주파 전송 경로를 형성하고, 이 고주파 전송 경로에 의해 고주파 성분을 분리하며, 한편, 저주파 성분에 관해서는, 그 경로를 ㄷ자형 도체 선로로 구성한 저주파 전송선 경로를 이용하여 분리하고, 고주파 전송 경로보다 소정량만큼 긴 저주파 전송선 경로측에 저주파 성분을 경유시킴으로써, 고주파 전송 경로와의 사이에 전송의 시간차를 형성하여, 저주파 성분보다 고주파 성분을 일찍 전송함으로써, 파형 열화를 보상한다(저주파 성분보다 전송 속도가 느린 고주파 성분의 지연을 거리차로 보상함). 이 결과를 합성함으로써 신호 파형 열화를 보상하고 있다. 이러한 구성의 파형 열화 보상 전송로에 관해서는 특허문헌 1에 개시되어 있다.

이러한 신호 열화는, 집적 회로의 배선에서도 마찬가지이며, 예를 들면, 기가 헤르츠 이상의 클럭 주파수에서 동작하는 집적 회로에서는 배선의 인덕턴스 성분뿐만 아니라 리턴 전류의 경로로서의 그라운드의 영향이 커지고, 즉, 저주파수 영역에서는 문제가 되지 않는 부유 용량이나 인덕턴스가 고주파수 영역에서는 큰 문제가 되며, 리턴 전류는 배선의 주파수 특성에 강하게 의존하게 되어, 반드시 그라운드를 통과한다고는 할 수 없다. 그 결과, 전송로를 통해 고주파수 신호가 전 송될 때에는 전송 특성이 열화하여, 출력단에서의 전압 레벨의 저하나 위상의 지연이 더 생기게 된다.

이와 같이, 신호 전송로에서 전송되는 신호 품질은, 전송로 자체가 갖는 저항 성분, 용량 성분, 인덕턴스 성분의 영향을 받고, 특히 고주파 전송에서는, 이들 성분의 부유 성분이 큰 영향을 끼치기 때문에 신호의 진폭 감쇠(전압 강하), 위상 지연(지연)이 매우 커져, 전송 특성의 평가 파라미터로서의 아이 패턴이 크게 무너져, 신호 전송의 최대의 과제로 되어 있다.

예를 들면, 종래는, 2개의 전송로를 통해, 원래는 위상 편차가 없는 각각 상이한 신호가 상이한 전송 특성으로 전송되는 경우에는, 전송로의 전송 주파수 특성의 차이에 기인하여 양쪽 신호에 위상차가 생기게 된다. 이를 보상하기 위해서, 빠른 쪽의 신호(위상 지연이 적은 신호)를 지연기에 의해 지연시켜서 양쪽 신호의 위상차를 보상하고 있다. 그러나, 이 방법은, 일부러 지연 시간이 적은 신호의 위상을, 지연이 큰 신호의 위상에 맞출 필요가 있어, 절대적인 신호 전송의 고속화 방향에는 반하는 것이다.

또한, 주로 전송로의 저항 성분에 기인하는 진폭 열화(전압 강하)에 대해서는, 대책이 없고, 전송 도중에 중계기에 내장시킨 증폭기에서 진폭을 증폭시킬 수밖에 방법이 없다(이것도 보상임). 이 증폭은 노이즈도 증폭시키게 될 가능성이 있어 S/N 비의 저하로 이어질 우려도 있다.

결국, 종래 기술에서는, 나쁜 특성에 맞추기 위해서 좋은 특성을 고의로 악화시켜 보상한다는 소극적인 대책밖에 강구되지 않아서, 전송로를 통한 전송시의 신호 열화를 근본적으로 해소하는 것은 불가능하였다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2004-297538호 공보

그래서, 본 발명자는, 전송시의 위상 지연이 극히 적고, 진폭 감쇠(전압 강하)도 극히 적으며, 신호 열화가 종래에 비해 각별히 적은 전송 매체를 제안하였다(일본국 특원2006-67039(평성 19년 3월 15일자 출원), 이하, 선원(先願)이라고 함).

이 선원은, 미공지(未公知)된 것이며, 도 11에 나타낸 바와 같이, 도전 재료로 이루어진 직선 형상의 제 1과 제 2 라인(#1, #2)을 거의 평행하게 격리 배설(配設)하고, 도전 재료로 이루어진 곡선 형상의 제 3 도선(#3)을, 제 1과 제 2 도선(#1, #2)에 각각 교대로 일방향으로부터 얽어서 제 1과 제 2 도선(#1, #2)의 길이 방향을 따라 감겨 있다. 또한, 도전 재료로 이루어진 곡선 형상의 제 4 도선(#4)을, 제 1과 제 2 도선(#1, #2)을 따라 제 3 도선(#3)의 형상과는 반대의 형상으로, 제 1과 제 2 도선(#1, #2)에 각각 교대로 일방향으로부터 얽혀 감겨 있다.

즉, 이 전송 매체의 짜임 방법에서는, 점 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 의해 둘러싸여진 도 11 중 상측의 삼각형(ta)에서의 3개의 도선 #1,, #3, #4의 중첩 방법을 보면, 제 4 도선(#4)은 점 Ⅰ에서 제 1 도선(#1)의 위쪽으로부터 교차부 Ⅱ에서 제 3 도선(#3)의 아래쪽을 통과한다. 이하, 이 상태를 #4:Ⅰ(도선(1)의 위쪽)→Ⅱ(도선(3)의 아래쪽)와 같이 나타내면, 제 3 도선(#3)의 중첩 방법은 도선#3:Ⅱ(도선(4)의 위쪽)→Ⅲ(도선(1)의 아래쪽), 제 1 도선(#1)의 중첩 방법은 도선 #1:Ⅲ(도선(3)의 위쪽)→Ⅰ(도선(4)의 아래쪽)로 되어 있고, 3개의 도선 #1, #3, #4가 각각 번갈아 교차하고 있어 대칭적이다.

그러나, 점 Ⅳ, Ⅱ, Ⅴ에 의해 둘러싸여진 도 11 중 하측의 삼각형(tb)에서의 3개의 도선 #1, #3, #2의 중첩 방법은, 도선 #3:Ⅳ(도선(2)의 위쪽)→Ⅱ(도선(4)의 위쪽), 도선 #4:Ⅱ(도선(3)의 아래쪽)→Ⅴ(도선(2)의 아래쪽), 도선#2:Ⅴ(도선(4)의 위쪽)→Ⅳ(도선(3)의 아래쪽)로 되어 있고, 도선 #3이 점 Ⅳ 및 Ⅱ의 양쪽 개소에서 다른 2개의 도선 #1, #2의 위쪽을 통과하는 형상으로 되어 있다(도선 #4가 점 Ⅱ 및 Ⅴ의 양쪽 개소에서 다른 2개의 도선 #2, #3의 아래쪽을 통과한다라고도 함).

그러나, 이러한 선원에서는, 그 전송 매체에 예를 들면 길이 방향으로 잡아당겨지는 외력이 가해지면, 그 전체 형상이 변형하여, 전자계(電磁界)가 발생하는 삼각형(ta, tb)이 변형하고, 충분한 공간이 형성되지 않게 된다는 새로운 과제가 발견되었다.

즉, 점 Ⅰ 및 Ⅲ에서는, 제 1 도선(#1)은 제 4 도선(#4) 혹은 제 3 도선(#3)에 의해 끼워넣어지도록 얽히고, 또한 제 4, 제 3 도선(#4 및 #3)의 제 1 도선(#1)에 대한 상하 관계가, 제 4 도선(#4)과 제 3 도선(#3)의 교차부 Ⅱ에서의 상하 관계와 반대이기 때문에, 얽힘력은 강하다. 그러나, 점 Ⅳ 및 Ⅴ에서는, 제 3, 제 4 도선(#3, #4)의 제 2 도선(#2)에 대한 상하 관계가, 교차부 Ⅱ에서의 상하 관계와 동일하기 때문에, 제 2 도선(#2)이 제 3, 제 4 도선(#3, #4)에 의해 얽히는 힘은 약해지게 된다.

그 형태를 도 12에 나타낸다. 점 Ⅰ에서 제 1 도선(#1)이 제 4 도선(#4)으로부터 받는 상향 및 하향의 힘을 각각 fⅠu, fⅠd 라고 하고, 점 Ⅳ에서 제 2 도선(#2)이 제 3 도선(#3)으로부터 받는 상향 및 하향의 힘을 각각 fⅣu, fⅣd 라고 하면, fⅠu=fⅠd>fⅣu=fⅣd로 된다. 그 때문에, 이 전송 매체에 외부로부터 힘이 가해졌을 경우에는, 제 2 도선(#2)을 끼워넣는 점에서 느슨함이 발생하고, 전송 매체 전체의 형태의 붕괴가 생기기 쉬워진다. 특히, 전자계가 발생하는 삼각형(ta, tb) 공간을 충분히 유지할 수 없게 되어, 전송시의 위상 지연과 진폭 감쇠 효과가 감소한다는 새로운 과제를 발견하였다.

본 발명은, 이 새로운 발견을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 외력이 부하(負荷)되어도 전체 형상의 변형이 적고, 전송시의 위상 지연과 진폭 감쇠 효과를 향상시킬 수 있는 전송 매체를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 서로 이간 배치되어 거의 평행하게 병설되는 제 1, 제 2 도선과, 이들 제 1, 제 2 도선에 그 일방향으로부터 각각 교대로 얽히고 감겨 이루어지는 복수의 얽힘부를 제 1, 제 2 도선의 길이 방향으로 형성하는 제 3 도선과, 상기 제 1, 제 2 도선에 그 일방향으로부터 각각 교대로 얽히고 감겨 이루어지는 복수의 얽힘부와 이들 제 1, 제 2 도선끼리의 내측에서 상기 제 3 도선과 교차하는 복수의 교차부를, 제 1, 제 2 도선의 길이 방향으로 각각 형성하는 제 4 도선을 갖고, 상기 제 3, 제 4 도선의 상기 각 얽힘부는, 상기 제 1, 제 2 도선의 길이 방향으로 각각 교대로 배치되고, 상기 제 1, 제 2 도선의 한쪽과 상기 제 3, 제 4 도선과의 각 얽힘부의 감김 방향이 각각 동일한 한편, 이들 제 1, 제 2 도선의 각 얽힘부끼리의 감김 방향이 서로 역방향이며, 상기 각 교차부에서의 상기 제 3 도선과 제 4 도선이 중첩되는 방향이 제 1, 제 2 도선의 길이 방향에서 교대로 역방향인 것을 특징으로 하는 전송 매체이다.

본 발명에 의하면, 신호나 전력의 전송시의 신호나 전력의 위상 지연이나 진폭 감쇠(전압 강하)를 대폭적으로 저감할 수 있다. 또한, 전송 매체에 길이 방향의 잡아당김 등의 외력이 부하되어도, 그 전체 형상의 변화를 억제시킬 수 있으므로, 상기 위상 지연이나 진폭 감쇠의 저감 강하의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 1 내지 제 4 도선은, 이들을 흐르는 전류에 의한 전자기적 상호 작용이 작용하는 범위 내에 배설되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 3, 제 4 도선은, 상기 제 1, 제 2 도선에 얽혀서 정현파(正弦波) 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 3, 제 4 도선은, 상기 제 1, 제 2 도선에 얽혀서 산(山) 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 1 내지 제 4 도선은, 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 1, 제 2 도선이 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되고, 상기 제 3, 제 4 도선이 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 1, 제 2 도선의 공통 접속부는 접지되고, 상기 제 3, 제 4 도선의 공통 접속된 입력측으로부터 신호 등의 전력이 입력되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 1, 제 2 도선이 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되고, 상기 제 3, 제 4 도선이 독립된 도선으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에서, 상기 제 1, 제 2 도선이 공통 접속되어 접지되고, 상기 제 3, 제 4 도선이 독립된 신호 도선인 것이 바람직하다.

도 1의 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 매체의 일부의 평면도, (b)는 (a)의 원리도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 간소화된 구성을 나타낸 것으로서, 4개의 라인의 입력측과 출력측 각각을 결합하여 1개의 라인으로서 사용하는 실시예의 개략 평면도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예의 간소화된 구성을 나타낸 것으로서, 2개의 직선 라인끼리를 결합하고, 2개의 곡선 라인끼리를 결합하여, 2개의 라인으로서 사용하는 실시예의 개략 평면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 간소화된 구성을 나타낸 것으로서, 4개의 각 라인을 독립적으로 사용하는 실시예의 개략 평면도.

도 5는 본 발명의 효과를 실증하기 위한 실험, 측정에서 이용된 측정 장치의 개략 구성도.

도 6의 (a)는 본 발명에 의한 전송 매체에 정현파 신호를 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프에 의해 관측된 파형도이며, (b)는 동(同) 종래의 전송로의 파형도.

도 7의 (a)는 본 발명에 의한 전송 매체에 방형파(方形波) 신호를 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프에 의해 관측된 파형도이며, (b)는 동 종래의 전송로의 파형도.

도 8의 (a)는 도 1의 (a)에서 나타낸 전송 매체의 전자계의 분포를 2차 평면으로 나타낸 모식도, (b)는 동 (a)의 수리학적 이론 모델도.

도 9의 (a)는 도 8의 (b)에서 나타낸 수리학적 이론 모델의 이론 방정식(0)의 설정예를 나타낸 모식도, (b)는 도 8의 (a)에서 나타낸 수리학적 이론 모델의 이론 방정식(2)의 설정예의 일부를 나타낸 모식도.

도 10의 (a)는 도 1의 (a)에서 나타낸 전송 매체에 외력이 부하되었을 때의 응력 등을 나타내는 당해 전송 매체의 일부 확대 평면도, (b)는 동 (a)에서 나타낸 응력을 나타내는 당해 전송 매체의 일부 확대 사시도.

도 11은 본 발명의 선원에 따른 전송 매체의 일부 확대 평면도.

도 12는 도 11에서 나타낸 전송 매체의 일부 확대 사시도.

이하, 본 발명의 실시예를 복수의 첨부 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이들 복수의 첨부 도면 중, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 매체(1)의 일부 평면 모식도, 도 1의 (b)는 동 전송 매체(1)의 원리도이다.

도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전송 매체(1)는, 소요의 간격(W)을 두고 거의 평행하게 병설된 직선 형상의 제 1, 제 2 도선인 제 1, 제 2 라인(#1, #2)과, 이들 제 1, 제 2 라인(#1, #2) 사이에, 거의 180° 상이한 위상으로 거의 8자 형상으로 각각 감기고, 그 감김이 제 1, 제 2 도선(#1, #2)의 길이 방향으로 반복되는 제 3, 제 4 도선인 곡선 라인(#3, #4)을 구비하고 있다.

이들 각 라인(#1 내지 #4)은 도선 표면이 절연막으로 피복되어 있다. 그러나, 절연막으로 피복되지 않더라도 서로가 접촉하고 있지 않은 상태이면 된다. 각 라인(#1 내지 #4)은 통상의 도전성 선재(線材)이면 되고, 구리, 알루미늄 등, 도전 재료이면 그 종류는 상관없다. 직선 라인(#1, #2)의 격리 거리(W)는, 예를 들면, 대략 4mm, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)과의 얽힘 위치 간격(S)은 대략 5mm이다. 다만, 이들 치수는 전송 매체(1)의 용도 등에 따라 적절히 선정할 수 있다.

전송 매체(1)는, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)이 제 1, 제 2 라인(#1, #2)에 얽히는 얽힘부와, 짜임 구조에 하나의 큰 특징을 갖는다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이 산 형상이나 정현파 형상의 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)에 대해서는, 얽힘부인 얽힘 위치(P1)에서는, 제 3 곡선 라인(#3)이 도면 중 아래쪽의 제 2 직선 라인(#2)에, 그 도면 중 앞쪽(즉, 상)측으로부터 안쪽(즉, 하)측으로 돌아들어가도록 절곡(折曲)되어 얽히고, 인접하는 얽힘 위치(P2)에서는 도면 중 위쪽의 제 1 직선 라인(#1)의 하측으로부터 상측으로 돌아들어가도록 절곡되어 얽힌다.

또한, 인접하는 얽힘 위치(P3)에서는, 곡선 라인(#3)은 직선 라인(#2)에, 그 상측으로부터 하측으로 절곡되도록 얽히고, 얽힘 위치(P4)에서는 도면 중 위쪽의 직선 라인(#1)의 하측으로부터 상측으로 절곡되도록 얽히며, 얽힘 위치(P5)에서는 곡선 라인(#3)이 직선 라인(#2)의 상측으로부터 하측으로 절곡되도록 얽히고, 이후, 동일한 얽힘 방법, 짜임 방법이 이루어진다. 이 때문에, 이들 곡선 라인(#3)의 얽힘 위치(얽힘부)(P1 내지 P5)가 제 1, 제 2 라인(#1, #2)의 길이 방향으로 반복된다.

한편, 도 1에서, 곡선 라인(#4)에 대해서는, 얽힘 위치(P1)에서는, 도면 중 위쪽의 직선 라인(#1)에, 그 하측으로부터 상측으로 돌아들어가도록 절곡되어 얽히고, 얽힘 위치(P2)에서는 직선 라인(#2)의 상측으로부터 하측으로 절곡되도록 얽힌다. 또한, 인접하는 얽힘 위치(P3)에서는, 제 4 곡선 라인(#4)은 직선 라인(#1)의 하측으로부터 상측으로 절곡되도록 얽히고, 얽힘 위치(P4)에서는 직선 라인(#2)의 상측으로부터 하측으로 절곡되도록 얽히며, 얽힘 위치(P5)에서는 곡선 라인(#4)이 직선 라인(#1)의 하측으로부터 상측으로 절곡되도록 얽히고, 이후, 동일한 얽힘 방법, 짜임 방법이 이루어진다. 이 때문에, 이들 곡선 라인(#4)의 얽힘 위치(P1 내지 P5)가 제 1, 제 2 라인(#1, #2)의 길이 방향으로 반복된다.

그리고, 이들 각 얽힘 위치(P1 내지 P5)에서는, 제 1 라인(#1)측에서는, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)이 제 1 라인(#1)의 하측으로부터 상측으로 돌아들어가도록 절곡되어 얽힌다. 한편, 제 2 라인(#2)측에서는, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)이 제 2 라인(#2)의 상측으로부터 하측으로 돌아들어가도록 절곡되어 얽히고, 그 돌아들어가는 방향, 즉, 감김 방향이 제 1 라인(#1)과 제 2 라인(#2)에서는 역방향으로 되어 있다.

즉, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이 도면 중 위쪽의 제 1 라인(#1)의 각 얽힘부(P0 내지 Pn)에서는, 곡선 형상의 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)이 제 1 라인(#1)의 도면 중 하(안쪽)측으로부터 상(앞쪽)측으로 돌아들어가고, 또한 직각 등 소요 각도로 절곡되어 감겨 있다.

한편, 도 1의 (a) 중, 아래쪽의 제 2 라인(#2)의 각 얽힘부(P0 내지 Pn)에서는, 곡선 형상의 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)이 제 2 라인(#2)의 도면 중 상(앞쪽)측으로부터 하(안쪽)측으로 돌아들어가고, 또한 거의 직각 등 소요 각도로 절곡되어 감겨 있으며, 그 감긴(감김) 방향이 제 1 라인(#1)과는 역방향으로 되어 있다. 따라서, 제 1, 제 2 라인(#1, #2)의 이간 방향 중간점에서, 이들 제 1, 제 2 라인(#1, #2)과 평행하게 연장되는 수평 중심선(도시 생략)을 대칭축으로 하였을 때에, 이들 제 1, 제 2 라인(#1, #2)의 얽힘부(P0 내지 Pn)의 감김 방향은 비대칭으로 된다.

그리고, 이들 각 라인(#1 내지 #4)의 각 얽힘부(P0 내지 Pn)의 길이 방향 각 중간부에서는, 제 3 라인(#3)과 제 4 라인(#4)이 직각 등 소요 각도로 교차하는 교차부(C1, C2, …, Cn)가 각각 형성된다. 이들 교차부(C1, C2, …, Cn)에서는, 제 3, 제 4 라인(#3, #4)의 한쪽이 다른쪽의 상(앞쪽)측을 통과하고, 그 상하의 중첩 방향이 제 1, 제 2 라인(#1, #2)의 길이 방향으로 순서대로 반대가 되도록 교차되어 있다.

예를 들면, 도 1의 (a) 중 좌단(左端)의 교차부(C1)에서는 제 4 라인(#4)이 제 3 라인(#3)의 상측을 통과하고, 다음 교차부(C2)에서는 제 3 라인(#3)이 제 4 라인(#4)의 상측을 통과하며, 이하의 교차부(C3 내지 Cn)에서는 그 상측을 통과하는 라인이 제 4 라인(#4), 제 3 라인(#3) …과 순서대로 역전한다.

도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 동 도 1의 (a)에서는 얽힘부(P0)측의 입력(in)으로부터 출력(out)측을 향해 전류(i)를 통전하면, 제 1 라인(#1)과, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)에 의해 각각 둘러싸여 형성된 거의 삼각 형상의 각 공간(ma, ma, …, ma)에, 예를 들면 N극의 수직 변동 자계(N)가 각각 형성된다.

또한, 제 2 라인(#2)과, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)에 의해 각각 형성된 거의 삼각 형상의 각 공간(mb, mb, …, mb)에, 예를 들면 S극의 수직 변동 자계(S)가 각각 형성된다. 이들 N, S극의 수직 변동 자계는 제 1, 제 2 라인(#1, #2)의 길이 방향으로 순서대로 이동한다.

따라서, 이 전송 매체(1)에서는, 이들 수직 변동 자계(N, S)에 의해, 각 라인(#1 내지 #4)을 흐르는 전류의 전자를 가속하는, 말하자면 자려식(自勵式)의 전자 가속 작용을 갖는다고 이해할 수 있다. 즉, 이 전송 매체(1)는 자려식 전자 가속기로 환언할 수 있다. 이 점의 이론적 설명에 관해서는 후술한다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전송 매체(1A)의 개략 평면도이다. 이 전송 매체(1A)는, 상기 전송 매체(1)의 4개의 라인(#1 내지 #4)의 입력측과 출력측 각각을 결합하여 1개의 라인으로서 사용하는 실시예를 나타내고 있다.

또한, 도 3에 나타낸 전송 매체(1B)와 같이, 2개의 직선 라인(#1, #2)끼리를 결합하는 한편, 2개의 곡선 라인(#3, #4)끼리를 결합함으로써, 2개의 라인으로서 이용할 수도 있다. 또한, 도 4에서 나타낸 전송 매체(1C)와 같이 4개의 각 라 인(#1 내지 #4)을 각각 독립적으로 이용할 수도 있다. 또한, 4개의 라인(#1 내지 #4) 중 2개를 결합하고, 나머지 2개를 독립 라인으로서 사용할 수도 있다. 예를 들면, 결합한 2개의 직선 라인(#1, #2)을 접지하고, 나머지 2개를 오디오 스테레오 신호의 #라인과 R라인으로서 사용함으로써 음질의 각별한 개선을 도모할 수 있다.

또한, 도 1의 (a)의 전송 매체에서는, 직선의 제 1, 제 2 라인(#1, #2)과, 곡선의 제 3, 제 4 라인(#3, #4)은 서로 접촉시킨 상태에서 감아들어가고 있지만, 상호의 배치 관계가 상기와 같은 구성이면 본 발명의 효과는 달성할 수 있다. 예를 들면, 제 1, 제 2 라인(#1, #2)을 높이 방향으로 소정 거리(전자계의 상호 작용이 생길 때) 격리 배치하고, 그 사이에 2개의 곡선 라인을 수직 방향으로 격리 배치할 수 있다. 이 경우도, 모든 라인(#1 내지 #4)은 전자기적으로 결합되는 범위 내에 설치되는 것이 필요하다.

다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 전송 매체를 이용하여 신호 전송하였을 때의 실험, 측정에서 얻어진 결과, 효과를 설명한다.

이 실험은, 도 1의 제 1, 제 2, 2개의 직선 라인(#1, #2)의 입력측과 출력측 각각을 접속, 결합해서 제 1 라인(왕로(往路))이라고 하고, 2개의 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)을 접속, 결합해서 제 2 라인(귀환로)으로서 이용한 경우의 입력 신호의 출력측에서의 신호 레벨의 감쇠(전압 강하)와 위상 지연에 대해서 측정한 것이다.

실험, 측정은, 이러한 구성에서, 주파수를 100㎑ 내지 20㎒까지 변화시킨 입력 신호를 본 발명의 전송 매체에 전송해서 출력측의 오실로스코프에 의해 측정된 출력 신호의 위상 지연과 신호 감쇠 상황을 측정하였다. 또한, 비교를 위해 종래의 전송로에 대해서도 동일한 실험을 행하였다.

도 5는 본 실험에서 이용된 측정 장치의 개략도이다.

본 측정 장치는, 본 발명에 의한 전송 매체를 적어도 포함하는 전송 매체(본 실시예에서는 전송로 자체가 본 발명에 의한 전송 매체로 구성되어 있음)의 입력측에 발신 신호원(10)이 접속되고, 출력측에 출력 신호의 위상 지연과 감쇠 상황을 모니터하기 위한 측정기(본 예에서는 오실로스코프)(20)가 접속되어 있다. 출력측의 오실로스코프(20)에는, 50Ω의 임피던스 정합용(종단용)의 저항이 접속되어 있다.

보다 구체적으로 실험에 사용된 측정 장치와 전송로를 설명하면, 도 1에 나타낸 전송 매체(1)의 제 1, 제 2 직선 라인(#1, #2)의 입력측과 출력측을 각각 접속해서 제 1 전송 라인(#11)(도 3 참조)을 구성하고, 제 3, 제 4 곡선 라인(#3, #4)의 입력측과 출력측을 각각 접속해서 제 2 전송 라인(#22)(도 3 참조)을 구성하며, 제 1 전송 라인(#11)을 접지해서 그라운드로 하고, 제 2 전송 라인(#22)을 신호 라인으로 하여 발진원(10)으로부터의 발신 신호가 입력된다. 발진원(10)으로부터 생성되는 발진 신호는, 정현파 신호와 방형파(方形波) 신호로 주파수가 가변이다.

여기서, 사용된 본 발명의 전송 매체(1)의 길이는, 예를 들면, 29m, 인덕턴스 725mH, 저항값 3.3Ω이다. 또한, 4개의 라인으로 구성되는 전송 매체는, 보빈(자성체의 코어)으로 감을 수도 있고, 이 경우일지라도 이하에 설명하는 것과 같은 동일한 효과가 실험적으로 확인되고 있다.

또한, 전송 매체(1)로서 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 피복 전선을 전송 매체로서 이용하였을 때의 실험, 측정 결과도 동시에 나타냈다.

도 5의 측정 장치의 발진기(10)로서는 Tektronix사제의 AFG3102를, 오실로스코프로서 TEXIO사제의 DSC-9506을, Probe로서 간사이 통신 전선사제의 RG-58A/U, Xm을 사용하였다. 또한, 종래의 전송로로서의 선로는 코어로 감겨진 길이 29m의 전선(선 지름(심선(芯線)) 0.35mmφ, 선외 지름(절연 피복을 포함함) 0.4mmφ)으로 인덕턴스 725mH, 저항 3.3Ω을 사용하고, 본 발명의 전송 매체로서는 마찬가지로 코어에 감겨진 길이 29m의 라인(직선 라인(#1, #2)과 곡선 라인(#3, #4) 함께 선 지름(심선) 0.35mmφ, 선외 지름(절연 피복을 포함함) 0.4mmφ)으로 곡선 라인(#3, #4)의 인덕턴스는 738mH, 저항 4.0Ω, 직선 라인(#1, #2)의 인덕턴스는 741mH, 저항 3.2Ω의 것을 사용하였다.

측정 조건으로서는, 발진기(10)에서 생성되는 신호는, 주파수 100㎑, 위상 0.0°, 전압 1.0Vpp의 방형파 신호와, 주파수 1㎒, 위상 0.0°, 전압 1.0Vpp의 정현파 신호였다.

일반적으로, 고주파 신호의 전송로는 부유 인덕턴스와 부유 용량, 또는 저항 성분과 같은 등가적으로 분포 정수 회로로 구성되기 때문에 신호 전송시에는 반드시 위상의 지연이나 진폭 감쇠(전압 강하)가 생겨서, 전술한 바와 같은 신호 파형의 열화가 생기게 된다.

이에 대하여, 본 전송 매체(1)를 이용하면, 이 위상 지연이나 진폭 감쇠가 종래의 전송 케이블 등의 전송로와 비교해서 현격한 차이로 작아지는 것을 실험적으로도 확인하였다.

즉, 도 6의 (a)와 도 6의 (b)에는, 발진기(10)로부터 100㎑의 정현파 신호를 본 발명에 의한 전송 매체와 종래의 전송 매체(전선)에 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프에 의해 관측된 파형도이다.

도 6의 (a)에는, 정현파 신호를 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프(20)에 의해 측정된 횡축을 시간축으로 한 본 발명에 의한 전송 매체(전송로)를 사용하였을 때의 입력 파형(점선 in)과 출력 파형(실선 out)이 나타나 있다. 이 실험에서는 위상 지연은 176㎱가 관측되었다.

한편, 도 6의 (b)에는, 정현파 신호를 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프(20)에 의해 측정된 횡축을 시간축으로 한 종래의 전송로를 사용하였을 때의 입력 파형(점선 in)과 출력 파형(실선 out)이 나타나 있다. 이 실험에서는 위상 지연은 2.36㎲(2,360㎱)가 관측되었다.

이 실험 결과에 의하면, 종래의 전송로의 위상 지연이 2,360㎱인 것에 대해서 본 실시예에 의한 전송 매체를 이용하면, 그 위상 지연은 176㎱이며, 종래와 비교해서 10분의 1 이하의 값으로 억제할 수 있었다.

도 7의 (a)에는, 방형파 신호를 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프(20)에 의해 측정된 횡축을 시간축으로 한 본 발명에 의한 전송 매체(전송로)을 사용하였을 때의 입력 파형(점선 in)과 출력 파형(실선 out)이 나타나 있다. 이 실험에서는 위상 지연은 8㎱가 관측되었다.

한편, 도 7의 (b)에는, 방형파 신호를 입력하였을 때에 출력측의 오실로스코프(20)에 의해 측정된 횡축을 시간축으로 한 종래의 전송로를 사용하였을 때의 입력 파형(점선 in)과 출력 파형(실선 out)이 나타나 있다. 이 실험에서는 위상 지연은 58㎱가 관측되었다.

이 실험 결과에 의하면, 종래의 위상 지연이 58㎱인 것에 대해서 본 발명에 의한 전송 매체를 이용하면, 그 위상 지연은 8㎱로 종래와 비교해서 약 7분의 1 이하로 억제하는 것을 확인할 수 있었다.

이 실험 결과는 놀랍게도, 특히 고주파수대에서는 전송 매체가 등가적으로 분포 정수 회로인 것을 생각하면, 통상의 상식에서는 생각할 수 없는 결과이다. 그러나, 현실에 본 발명의 전송 매체를 이용하면, 이러한 결과가 얻어지고 있다. 이는, 상술한 바와 같이, 특징적 구성을 구비하는 4개의 라인(#1 내지 #4)에 흐르는 전류에 기인하는 전자기적 상호 작용이 그 주된 요인이라고 생각된다.

다음에, 이러한 본 발명의 작용 효과의 수리학적 이론적 고찰을 도 8의 (a), (b), 도 9의 (a), (b)에 의거하여 설명한다.

도 8의 (a)는 도 1의 (a)에서 나타낸 전송 매체(1)의 2차 평면 상의 전류 I₁, I₂, I₃ 등의 분포를 나타낸 모식도, (b)는 동 전송 매체(1)의 전자계 등의 분포를 나타낸 모식도이다.

도 9의 (a)는 도 8의 (b)에서 나타낸 수리학적 이론 모델의 이론 방정식 (0)식의 수리학적 이론 모델을 나타낸 모식도, 동 (b)는 동 (a)의 일부 확대도이다.

우선, 도 8, 도 9에서 나타낸 전송 매체(1)의 수리학적 이론 모델의 설정을 가정한다.

이 이론 모델에서는, 어느 삼각와(三角渦), 즉 도 1의 (a) 중, 수직 변동 자계가 발생하는 공간(ma, mb)을 둘러싸는 삼각형의 라인을 흐르는 와전류에 인접하고 있는, 중앙의 2개의 눈(교차부(C1 내지 Cn))의 끝점 사이에 발생하는 기전력은 그 삼각와의 수직 자장과, 인접하는 2개의 삼각와가 만드는 수직 자장에 의해 유도된다고 생각한다(도 8의 (b) 참조). 그래서, 눈의 중앙선을 따라, 공간에 임피던스가 발생하고, 기전력에 의해, 전류가 흐른다는 것이다(도 9 참조). 이것에 의해, 전송 매체(1)가 감쇠 지연이 극히 적은 전송 특성을 갖는 것을 다음에 분명히 한다.

이하, 전류는 모두 주파수의 교류로 가정하고, 기호는 아래와 같이 정의한다.

I : 어느 눈에서 다음 눈으로 흐르는 전류

△I_n : n번째 눈의 중앙 공간을 흐르는 전류의 1/2

J_n : n번째와 (n+1)번째 사이의 삼각형의 와전류

이 때, 이 설정은 키르히호프의 전류 법칙을 만족시키는 것에 주의한다. 또한, 다음과 같이 둔다.

[수 1]

: 하나의 눈의 중앙 공간의 임피던스의 2배

C : 삼각형의 이등변과 밑변 사이의 선간 용량

R : 삼각형의 이등변 중 1변의 선의 저항

τ=C·R : 삼각와의 순환 회로의 CR 시정수

ρ₀ : 중앙의 이등변의 각 변의 길이에 대한 삼각형의 밑변의 길이의 비

ρ=2+ρ₀, σ=2+σ₀

§1. 전송 매체 상의 전자계(도 8의 (a), (b) 참조)

도 8의 (a), (b)의 설정을 가정한다.

전송 매체 상에 생기는 전자계는, 전자기학에 의해, 아래와 같이 되는 것을 알 수 있다. 전송 매체 각각의 삼각와(도 8의 (b) 중, 굵은 검은선으로 둘러싸인 영역)에는, 비오사바르의 법칙에 의해, 강한 수직 변동 자장이 발생한다. 또한, 이 수직 변동 자장은 전자 유도의 법칙에 의해, 전송 매체의 중심선 방향에 따른 전계를 발생시킨다.

그래서, 이 이론 모델에서는 이하와 같이 생각한다. 삼각와에 접하고 있는, 2개의 눈의 끝점 사이(도 8의 (b) 중, 2점 쇄선 화살표)에 유도되는 기전력은,

[수 2]

으로 된다.

또한, 인접하는 삼각와에 접하고 있는 2개의 눈의 끝점 사이(도 8의 (b) 중, 3점 쇄선 화살표)에 유도되는 기전력은,

[수 3]

으로 된다.

여기서, I₁, I₂, I₃(도 8의 (b) 중, 굵은 검은선 화살표)의 서로의 비는 1에 근접하는 것으로 하고, σ₀은 전송 매체의 형상으로부터 정해지는 정수이며, 리액턴스

,

은 형상과 크기로부터 정해지는 정수이다.

[수 4]

이 때,

와

의 비

은 전송 매체의 형상에 의해서만 결정되고, 크기에는 따르지 않는 것에 주의한다.

그래서, 다음이 성립된다.

(좌측의 부등식은, 도 8의 (b)에서, 3점 쇄선은 2점 쇄선보다 삼각와로부터 먼 것이므로,

<

로 되는 것으로 나타낸다. 또한, 우변의 부등식은, 도 8, 도 9에서, 3점 쇄선의 반 정도는 2점 쇄선의 반 정도와 일치하고 있기 때문에,

는

이상이며, 2점 쇄선과 일치하지 않는 3점 쇄선의 반 정도에 생기는 기전력도 0은 아니기 때문에, L₀/2<L₁로 되는 것에 의해 나타낸다.)

§2. 전송 매체의 이론 방정식(도 9 참조)

이하, 도 9의 (a)의 설정을 가정한다.

[수 5]

이 이론에서는,

로 되는 것은, ω₀<<ω의 경우에 한하는 것으로 한다.

여기서, ω₀은 ω₀<<τ^-1을 만족시키는 주파수값으로 한다.

여기서, n=0, 1, …, N-4로 한다.

(n+2)번째와 (n+3)번째의 2개의 눈의 중앙의 기전력에 주의하여(도 8의 (b), 2점 쇄선 화살표),

(0)

(도 8의 (b)에서, 제 1 항은 굵은 검은선 화살표의 삼각와에 의한 기여,

제 2 항은 하측의 3점 쇄선 화살표의 삼각와에 의한 기여,

제 3 항은 상측의 3점 쇄선 화살표의 삼각와에 의한 기여.)

[수 6]

이 식을 변형하여,

[수 7]

더욱, 이것을 변형하여, n=0, 1, …, N-4에 대하여,

(1)

[수 8]

다음에, n=-1, 0, 1, …, N-3에 대하여, 도 9의 (a)의 굵은 검은선의 삼각와의 순환 회로(도 9의 (b) 참조)에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하여,

따라서,

따라서, τ=C·R에 주의하여,

[수 9]

따라서,

(2)

식을 변형하여, 전류를 전부 교류로 해서, n=0, 1, …, N-4에 대하여,

(3)

또한, n=-1, 0, 1, …, N-3에 대하여,

(4)

가 얻어지지만, 이 (3), (4)(n=0, 1, …, N-4)를 전송 매체의 이론 방정식이라고 부르기로 한다.

[수 10]

다음과 같이,

로 두고, 위의 이론 방정식의 번호가 하나 상이한 것의 차를 취하여,

n=0, 1, …, N-5에 대하여, 다음이 얻어진다.

[수 11]

(5)

[수 12]

또한, n=-1, 0, 1, …, N-4에 대하여 다음이 성립된다.

(6)

(5)를 X_n+5에 대해서 풀고, n=0, 1, …, N-5에 대하여,

(7)

(6)을 n+1로 하여, Y_n+5에 대해서 풀고, n=-2, -1, 0, 1, …, N-5에 대하여,

(8)

가 얻어지지만, 이 (7), (8)을 전송 매체의 이론 차분 방정식이라고 부르기 로 한다.

[수 13]

또한, n=1, 2, …로 두면,

전송 매체의 이론 차분 방정식은 이하와 같이 쓸 수 있다. n=0, 2, 4, …에 대하여,

(9)

(10)

(11)

(12)

로 쓸 수 있는 것에 주의한다.

[수 14]

여기서,

(13)

로 두면,

(7)은

(14)

[수 15]

또한,

(15)

로 두면,

(8)은

(16)

[수 16]

이 식을 이용하여,

으로 두고, 8차 행렬을 이용하여,

로 쓸 수 있으므로, 점화식은,

(17)

로 풀린다. 또한, (9), (10), (11), (12)를 이용하면, 4차 행렬을 이용하여, 계산할 수 있는 것에도 주의한다.

§3. 이론 방정식의 특성 행렬

[수 17]

(1) 행렬

는 주파수에 의하지 않는 고유값 1과 그 고유 벡터,

를 갖는다.

[수 18]

처음의 고유 벡터는 (17)에 의해, 홀수로 동일한 값을 취하고, 짝수로 0을 취하는 해를 부여하고, 2번째의 고유 벡터는 (18)에 의해, 짝수로 동일한 값을 취하고, 홀수 0을 취하는 해를 부여하는 것에 주의한다.

및, 고유값 0과 그 고유 벡터,

를 갖는다.

또한,

은, 이외에 고유값 1, 1과, α와 α^-1을 갖는다.

단,

일 때는 │α│=1, α≠1이고,

일 때는, α는 실수이다.

[수 19]

증명 : 주파수에 의하지 않는 고유값에 관해서는 직접 용이하게 확인할 수 있다.

구체적인 계산에 의해 다음이 성립된다.

[수 20]

A(a, b, c, 0, 0)의 고유 다항식은,

단, 다음과 같이 둔다.

[수 21]

따라서, 상술한 고유값 1, 1, 1, 0 이외에 고유값 1, 1, α₀(a), α₁(a)를 갖는다.

이 때, α₀(a)·α₁(a)=1이 성립된다는 것에 주의한다.

여기서, 4-(a⁴-4a²+2)²=a²(a²-2)²(4-a²)에 주의하면,

a≥2일 때는, α₀(a), α₁(a)는 실수인 것을 알 수 있다.

a<2일 때는,

에 주의하면,

│α₀(a)│=│α₁(a)│=1로 된다.

따라서, α=α₀(a)로 두면, α^-1=α₁(a)로 되어, 제의(題意)가 성립된다.

[수 22]

따라서,

일 때, 즉, 주파수가

(18)

일 때는,

로 생각된다. 따라서, 주파수에 의존하지 않는 고유값 1, 1, 1, 0 이외에는, 1에 근접한 고유값이 2개이면, α, α^-1에 근접한 고유값이 2개 있게 된다.

[수 23]

(2) 여기서,

를 가정한다.

또한, 충분히 큰 m에 대하여, 어느 주파수 ω에 의존하지 않는 정수 C가 있어서,

ω₀<<ω<<τ^-1에서, 모든 │V│<<1에 대하여, 다음이 성립된다.

[수 24]

증명 : 조건

를 기초로는, ω₀<<ω<<τ^-1일 때,

은, 8개의 고유값은 절대값이 1에 근접한 7개의 고유값과 0 고유값뿐이므로, 행렬의 섭동 이론에 의해, 어느 주파수 ω에 의존하지 않는 정수 C가 있어서,

가 성립된다.

§4. 입출력 특성

눈의 수 N의 전송 매체의 입출력 특성을 구하기 위해서는, 전송 매체의 이론 방정식계 (3), (4)를 풀지 않으면 안된다. 이 이론 방정식계는 이론 차분 방정식계 (7), (8)과 n=N-4의 (3)과 n=N-3의 (4)에 동치(同値)이다.

[수 25]

여기서, 종단(終端) 경계 조건

와

을 n=N-4의 (3)과, n=N-3의 (4)와, n=N-5, N-6의 (8)을 만족시키도록 부여한다.

그래서, 이론 차분 방정식을 이용하여, 귀납적으로 n이 작은 X_n, Y_n을 구할 수 있다.

따라서, 여기서는, 종단 경계값 문제를 풀고, 입출력 특성을 구하기로 한다(이에 비해 입단(入端) 경계값 문제는 다루기 어렵다).

[수 26]

이하, 전송 매체의 방향을 역방향으로 보아서 번호를 바꾸고,

눈의 수 N의 전송 매체의 입출력비

를 단(端) 경계값 조건의 기초로 생각한다.

[수 27]

우선, 종단 경계값 조건

을 n=-2, -1의 (8)과 다음의 (19)와 (20)(n=N-4의 (3)과 n=N-3의 (4)로부터 도출된다.)을 만족시키도록 부여한다.

[수 28]

(19)

(20)

[수 29]

이 때, §1에서 본 바와 같이,

인 것에 주의한다.

여기서, 주파수 ω가 (18)을 만족시키는 것으로 가정한다.

이 때, 어느 V'(ω)∈W₁ 로,

을 만족시키는 종단 경계 조건을 고찰한다.

[수 30]

우선, 가정에 의해,

§3의 (2)에 의해, m=[(N-1)/4]로 두어,

로 된다.

[수 31]

따라서,

가 얻어진다. 따라서, X₁≒X_N과 Y₀≒Y_N이 얻어진다. 따라서, Y_N≒1이 성립되고, 감쇠와 지연은 거의 없다는 것을 알 수 있다.

결론 : 주파수가 (18)일 때는, 즉 ω₀<<ω<<τ^-1 일 때는, 종단 경계 조건이 비감쇠 비지연 해의 종단 경계 조건에 충분히 근접할 때는, 감쇠와 지연이 극히 적다는 것이다. 또한, 이 때 해가 갖는 값은 비감쇠 비지연 해가 갖는 값에 충분히 근접한다. 따라서, 비감쇠 비지연 해는 이 의미에서 안정성을 가지고 있기 때문에, 실제의 물리 현상으로 드러나는 것이 가능해진다. 한편으로 주파수가 (18)이 아닐 때는, 비감쇠 비지연 해는 종단 경계 조건을 조금 움직이는 것만으로, 감쇠가 큰 해가 되어 버려, 이 의미에서 상기와 같은 안정성은 없고, 물리적으로는 존재하지 않고, 해는 감쇠 지연이 큰 것만으로 한정된다.

도 10의 (a)는 도 1의 (a)에서 나타낸 본 발명에 따른 전송 매체(1)의 일부 확대도, (b)는 동 도 1의 (a)의 사시도이다.

도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전송 매체(1)는 제 1, 제 2 라인(#1, #2)에 얽히는 제 3, 제 4 라인(#3, #4)의 짜임 방법쪽이 도 11, 도 12에 의해 나타낸 선원에 따른 전송 매체의 짜임 방법보다 대칭적인 특징을 갖는다.

즉, 이 전송 매체(1)는, 도 10의 (a)에서 나타낸 바와 같이 도면 중, 점 Ⅰ', Ⅱ', Ⅲ'에 의해 둘러싸여진 상측의 삼각형부(ta)와, 점 Ⅳ', Ⅱ', Ⅴ'에 의해 둘러싸여진 도면 중 하측의 삼각형부(tb)를 갖는다. 상측의 삼각형부(ta)는 제 1 라인(#1)과, 제 3, 제 4 라인(#3, #4)에 둘러싸여 있다. 이들 삼각형부(ta, tb)는 상술한 바와 같이 와전류가 흐르는 삼각와이고, 수직 변동 자장이 발생하는 개소이며, 상측과 하측에서 이웃하는 삼각형부(ta, tb)의 정점(교차부(C1 내지 Cn))으로부터 강력한 전자파가 발생한다.

이 상측의 삼각형부(ta)에서의 제 1, 제 3, 제 4 라인(#1, #3, #4)끼리의 중첩 상태는, 제 4 라인(#4)이 점 Ⅰ'에서 제 1 라인(#1)의 하측으로부터 상측으로 돌아들어가고, 그 상측에서 거의 직각으로 굴곡하여 제 2 라인(#2)의 상측의 점 Ⅴ'를 향해 거의 직신(直伸)하지만, 앞의 점 Ⅱ'에서 제 3 라인(#3)의 아래쪽을 통과한다. 이 상태를 예를 들면 #4:Ⅰ'(#1의 위쪽)→Ⅱ'(#3의 아래쪽)와 같이 나타내면, 제 3 라인(#3)은 #3:Ⅱ'(#4의 위쪽)→Ⅲ'(#1의 아래쪽). 또한, 제 1 라인(#1)은 #1:Ⅱ'(#4의 아래쪽)→Ⅲ'(#3의 아래쪽)으로 된다.

그리고, 도면 중 하측의 삼각형부(tb)에서의 제 2, 제 3, 제 4 라인(#2, #3, #4)끼리의 중첩 상태는, 제 3 라인(#3)이 #3:Ⅳ'(#1의 아래쪽)→Ⅱ'(#3의 위쪽). 제 4 라인(#4)은 #4:Ⅱ'(#3의 아래쪽)→Ⅴ'(#2의 위쪽). 제 2 라인(#2)은 #2:Ⅳ'(#3의 위쪽)→Ⅴ'(#3의 아래쪽).

따라서, 이들 상하의 삼각형부(ta, tb)에서도 각 라인(#1 내지 #4)이 각각 교대로 교차하고 있어, 그 중첩 방법이 대칭적으로 되어 있다. 또한, 전송 매체 전체로서도, 상하좌우표리 어느 방향에서 보아도 대칭성을 갖는다.

이와 같이 삼각형부(ta, tb)에서의 각 라인(#1 내지 #4)의 중첩 방법을 대칭적으로 함으로써, 삼각형부(ta, tb)의 각 라인(#1 내지 #4)의 교차점(Ⅰ' 내지 Ⅴ')에서의 상하 관계가 대칭적으로 되고 있다. 이 때문에, Ⅰ', Ⅲ', Ⅳ', Ⅴ'의 각 점에서는 제 1, 제 2 라인(#1 ,#2)이, 제 1, 제 2 라인(#1, #2)에 의해, 끼워넣어지도록 균등하게 얽혀진다.

즉, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이 점 Ⅰ'에서 제 1 라인(#1)이 제 4 라인(#4)으로부터 받는 상향 및 하향의 힘을 각각 f_Ⅰ'u, f_Ⅰ'd라고 하고, 점 Ⅳ'에서 제 2 라인(#2)이 제 3 라인(#3)으로부터 받는 상향 및 하향의 힘을 각각 f_Ⅳ'u, f_Ⅳ'd 라고 하면, 대칭적인 짜임 방법에서는, f_Ⅰ'u=f_Ⅰ'd=f_Ⅳ'u=f_Ⅳ'd로 된다. 그 때문에, 외부로부터 힘이 가해진 경우에서도, 각 교차점에서 형상이 유지되고, 전송 매체 전체의 형태의 붕괴가 생기기 어렵다.

이 때문에, 이 전송 매체(1)에 의하면, 외력이 부하되어도 수직 변동 자장을 발생하는 삼각 형상부(ta, tb)의 변형량을 억제할 수 있으므로, 전송 매체(1)의 효과인 신호나 전력의 전송 지연과 진폭(전압) 감쇠를 억제할 수 있다. 또한, 본 발 명에 따른 전송 매체는, 전력을 송배전하는 전력 케이블에도 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 신호나 전력의 전송 지연과 진폭(전압)의 감쇠를 저감할 수 있다.

Claims

서로 이간 배치되어 거의 평행하게 병설되는 제 1, 제 2 도선과,

이들 제 1, 제 2 도선에 그 일방향으로부터 각각 교대로 얽히고 감겨 이루어지는 복수의 얽힘부를 제 1, 제 2 도선의 길이 방향으로 형성하는 제 3 도선과,

상기 제 1, 제 2 도선에 그 일방향으로부터 각각 교대로 얽히고 감겨 이루어지는 복수의 얽힘부와 이들 제 1, 제 2 도선끼리의 내측에서 상기 제 3 도선과 교차하는 복수의 교차부를, 제 1, 제 2 도선의 길이 방향으로 각각 형성하는 제 4 도선을 갖고,

상기 제 3, 제 4 도선의 상기 각 얽힘부는, 상기 제 1, 제 2 도선의 길이 방향으로 각각 교대로 배치되고, 상기 제 1, 제 2 도선의 한쪽과 상기 제 3, 제 4 도선과의 각 얽힘부의 감김 방향이 각각 동일한 한편, 이들 제 1, 제 2 도선의 각 얽힘부끼리의 감김 방향이 서로 역방향이며, 상기 각 교차부에서의 상기 제 3 도선과 제 4 도선이 중첩되는 방향이 제 1, 제 2 도선의 길이 방향에서 교대로 역방향인 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 도선은, 이들을 흐르는 전류에 의한 전자기적 상호 작용이 작용하는 범위 내에 배설(配設)되어 있는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 3, 제 4 도선은, 상기 제 1, 제 2 도선에 얽혀서 정현파(正弦波) 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 3, 제 4 도선은, 상기 제 1, 제 2 도선에 얽혀서 산(山) 형상으로 형성 되어 있는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 도선은, 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 도선이 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되고, 상기 제 3, 제 4 도선이 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 도선의 공통 접속부는 접지되고, 상기 제 3, 제 4 도선의 공통 접속된 입력측으로부터 신호 등의 전력이 입력되는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 도선이 입력단측과 출력단측에서 공통 접속되고, 상기 제 3, 제 4 도선이 독립된 도선으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전송 매체.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 도선이 공통 접속되어 접지되고, 상기 제 3, 제 4 도선이 독립된 신호 도선인 것을 특징으로 하는 전송 매체.