KR20100090224A

KR20100090224A - 누설 케이블

Info

Publication number: KR20100090224A
Application number: KR1020100011110A
Authority: KR
Inventors: 후미오 스즈키; 가즈히코 다카노
Original assignee: 가부시키가이샤후지쿠라
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-08-13
Also published as: KR101130774B1; US20100194500A1; US8384499B2; JP4742154B2; JP2010183361A

Abstract

중심 도체와, 상기 중심 도체를 에워싸는 사각형 단면을 가지는 외부 도체를 구비하는 누설 케이블. 상기 외부 도체는, 서로 평행한 제1 및 제2 표면과, 상기 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나에 형성되는 적어도 하나의 슬롯 열을 가진다. 상기 슬롯 열은, 상기 외부 도체의 제1 방향으로 형성되고, 누설 전자기장을 형성하도록 구성되는 복수의 슬롯을 포함한다. 상기 중심 도체와 상기 외부 도체 사이에 절연체가 설치된다. 상기 제1 및 제2 표면에 평행한 상기 사각형 단면의 폭은, 상기 누설 케이블을 통해 전송되는 전기 신호의 파장의 절반보다 작다.

Description

누설 케이블{LEAKY CABLE}

본 명세서가 개시하는 예시적인 실시예는 누설 케이블에 관한 것이며, 특히, 비틀림 방지 기구(twist preventing mechanism)를 필요로 하지 않는 간단한 구성이며 이에 의해 제조 비용을 억제할 수 있고, 외관적으로 평면 형상으로서 돌출감(protruding impression)이 없는, 고품질의 누설 케이블에 관한 것이다.

본 명세서 중에서는, 전송로(transmission line)로 전송되는 전기 신호 에너지의 일부가 전송로 구조물의 외측 공간에서 전파되도록 함으로써, 전송로의 주위에 전자기장을 형성하도록 한 전송로를 누설 전송로(leaky transmission line) 또는 누설 케이블(leaky cable)이라고 한다. 이 누설 전송로 또는 누설 케이블의 대표적인 것으로서 누설 동축 케이블(Leaky Coaxial Cable; LCX)이 있다.

이 누설 동축 케이블은, 내부 도체, 절연체, 외부 도체 및 외피(sheath)를 포함하고, 무선 통신 시스템용 송수신 안테나로서 이용되고 있다. 예를 들면, 이러한 누설 동축 케이블은 열차와 운영 센터(operation center) 간의 무선 통신이 가능하도록 신칸센 탄환 열차를 따라 부설된다. 또한, 이러한 누설 동축 케이블은 지하철 구내나 지하 쇼핑가에 부설되어 소방서나 경찰서와 무선 통신할 수 있다.

각종 누설 동축 케이블의 구조와 방사 원리에 대하여는, 키시모토 토시히코(Toshihiko Kishimoto) 및 사사키 신(Shin Sasaki) 공저, "LCX 통신 시스템", 초판, 일본, 도쿄, 코로나사(비특허 문헌 1)에 나타나 있다. 누설 동축 케이블의 기본적인 구조는 다음과 같다. 누설 동축 케이블은 자신의 외부 도체에 전자기파 누설 기구(electromagnetic wave leaking mechanisms)를 가진다. 이 전자기파 누설 기구는 슬롯이라고도 불리며, 가늘고 긴 개구로 각각 형성되고, 외부 도체의 길이 방향으로 주기적으로 외부 도체에 형성된다. 이러한 구조에 따라, 누설 동축 케이블은 케이블 내부에서 전송되는 전기 신호 에너지의 일부를 전자기파의 형태로 외부로 방사하도록 되어 있다.

이와 같은 누설 동축 케이블이, 슬롯을 가지는 외부 도체가 좌로 비틀린 상태에서 부설되면, 방사 방향이 변화되어, 목적으로 하는 통신 상대(communication partner)으로의 전력을 낭비하게 된다. 또한, 충분한 전력이 통신 상대에 도달하지 않고 통신이 끊어지는 위험도 있다. 이 문제에 대처할 수 있도록, 예를 들면, 일본공개특허 제2003-229716호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 누설 동축 케이블에서는, 슬롯이 형성되어 있는 측과 반대측에, 누설 동축 케이블의 외피(sheath)에 지지용 융기물(supporting protrusion)을 설치하고 있다. 이 지지용 융기물은, 누설 동축 케이블의 비틀림을 억제하고, 이에 의해 슬롯이 정위치(home position)에 있도록 하고 있다. 또한, 일본공개특허 제2003-168330호 공보(특허 문헌 2)의 누설 동축 케이블에서는, 누설 동축 케이블의 외피 상에 슬롯의 위치를 나타내는 식별 수단(marker means)을 설치하여, 슬롯으로부터의 방사 방향이 목적 방향을 향하도록 누설 동축 케이블이 정확하게 설정될 수 있도록 하고 있다.

또한, (비특허 문헌 1의 16페이지의 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이) 각각의 슬롯이 개방되어 있는 방향으로 전자기파가 대부분 강하게 방사되지만, 전자기파는 또한 슬롯의 양측으로부터도 강하게 방사된다. 이것은 통신 상대가 슬롯의 앞에만 있는 경우에는 전자기파가 헛되이 방사하게 된다는 것을 의미한다. 이에 대처하기 위하여, 일본공개특허 1997-35547호 공보(특허 문헌 3)의 누설 동축 케이블에서는, 슬롯을 설치한 외부 도체 위를 이 슬롯 위에 슬릿을 형성한 다른 외부 도체로 덮는 구조로 되어 있어서, 슬롯의 방사 방향을 슬릿이 개방되어 있는 방향으로 집중시키고 있다.

누설 동축 케이블은 일반적으로 단면 형상이 환형이고 직경 방향으로 큰 치수를 가지는 구조이다. 예를 들면, 신칸센 탄환 열차에 사용되고 있는 누설 동축 케이블의 외경은 약 50mm 정도로 크다. 건물 내, 특히 호텔, 사무실 및 가옥 등의 남의 눈에 잘 띄는 곳에 누설 케이블을 설치하는 경우에는, 돌출감이 있으므로 미관상 위화감이 있다. 이러한 관점에서, 일본공개특허 소63-260302호 공보(특허 문헌 4)의 누설 동축 케이블에서는, 다음과 같은 구조를 갖는다. 구체적으로, 제1 구조에서는, 한 쌍의 평행의 외부 도체 사이의 거의 중앙에 내부 도체를 배치하고, 이 내부 도체와 각각의 외부 도체 사이에 절연체가 설치되고, 외부 도체 중 적어도 하나에 복수의 슬롯이 소정 간격으로 배치되어 있다. 제2 구조에서는, 외부 도체가 폭 방향의 단부에서 전기적으로 단락되어 있다. 요약하면, 특허 문헌 4는 외부 도체들 사이의 간격을 작게 하는 반면 외부 도체들의 폭을 크게 하는 구조로 되어 있기 때문에, 눈에 띄지 않게 설치 가능한 방사형 전자기파 누설 케이블을 실현하는 것이다.

또한, 누설 동축 케이블을 송수신 안테나로서 사용하는 관점으로부터, 중심 도체를 제거한 전송로로서의 도파관이나 안테나에 대하여 알아본다. 일본공개특허 제2007-295396호 공보(특허 문헌 5)에서는, 도파관에 슬롯을 설치하여 도파관의 중앙부로 전력을 공급하고, 양쪽의 슬롯 부착 도파관을 경사지게 한 구조가 제안되어 있다.

또한, 일본공개특허 제2002-330024호 공보(특허 문헌 6)에서는, 다음과 같은 구조를 가지는 향상된 방사 지향성을 가지는 안테나가 제안되어 있다. 이 안테나는 양면 프린트 배선판(double-sided printed wiring board)을 가진다. 배선판 양면 각각에 도체가 부착되어 있다. 양면 프린트 배선판의 한쪽 면에 슬롯을 구성하고, 다른 면에 전력 공급용 스트립 라인을 형성한다. 전력 공급용 스트립 라인이 형성되어 있는 면 아래에는 도체판(conductor board)이 설치되어 있고, 사용된 파장의 1/4 간격을 둔다.

또한, 일본공개특허 1994-61735호 공보(특허 문헌 7)에서는, 금속판에 복수 의 방사 슬롯을 설치하고, 그 아래쪽에 전력 공급 소자를 가지는 프린트 배선판을 배치한 구조로 되어 있는 안테나가 제안되어 있다.

그 장점에도 불구하고, 비특허 문헌 1에 개시된 기술은 다음과 같은 여러 문제를 안고 있다. (1) 외부 도체상의 슬롯은 지지 선의 뒤에 정확하게 위치시킬 필요가 있고, 또한 제조 시에 본체로서의 케이블 부분이 지지선에 대하여 비틀리지 않도록 하기 위한 복잡한 기구가 필요하다. (2) 누설 동축 케이블은 일반적으로 단면 형상이 환형이고 직경 방향으로 큰 치수를 가지는 구조이다. (3) 누설 동축 케이블의 제조에는, 절연체용 사출성형기 및 외피용 사출성형기와 같은 케이블 메이커에만 장비되어 있는 복잡한 고가의 제조 장치를 필요로 하여, 제조 비용이 증대한다는 각종 과제가 있다.

상기 비특허 문헌 1의 과제(1)에 대처하는 전술된 특허 문헌 1에서는, 외피의 복잡한 사출성형 기술이 요구되고, 가공 비용이 증대하고, 또한 외피 재료가 대량으로 필요하므로 재료 비용이 증대한다. 그 결과 특허 문헌 1에 따르면, 제조 비용이 증대한다는 문제가 있다. 또한, 특허 문헌 2에서는, 식별 수단의 구체예로서 외피의 색과는 상이한 라인을 설치하지만, 이러한 식별 수단을 설치하는 데는, 제조 공정의 추가와 복잡한 제조 기술이 요구된다. 그 결과, 가공 비용이 증대한다는 문제가 있다.

또한, 전자기파의 헛된 방사를 대처하는 특허 문헌 3은 이하의 문제와 맞닥뜨린다. 먼저, 통상의 누설 동축 케이블의 제조 공정 외에, 절연체 형성 공정과 외피 형성 공정이 추가되고, 이에 따라 가공 비용이 증가한다. 둘째, 절연 재료, 외부 도체 재료 및 외피 재료의 재료 비용도 증대한다. 그 결과 제조 비용이 증대한다는 문제가 있다.

또한, 상기 비특허 문헌 1의 과제(2)에 대처하는 특허 문헌 4는 이하의 문제와 맞닥뜨린다. 먼저, (1) 외부 도체가 폭 방향의 단부에서 전기적으로 단락되어 있지 않은 제1 구조에 있어서는, 한 쌍의 외부 도체 사이에서의 내부 도체가 누설 동축 케이블의 두께 방향으로 위치해야만 한다는 제한이 없다. 내부 도체가 중앙에 위치하고 있지 않은 때는, 한 쌍의 외부 도체가 전송로로 전환되는 모드(전송 모드)가 생긴다. 이 전송 모드에 의해 외부 도체들 사이의 틈(interstice)으로부터 밖으로 전자기파가 누설되고, 이에 따라 전자기파의 감쇠량이 증가한다. 이에 의해 안정된 방사를 행할 수 없다는 문제가 있다.

둘째, 한 쌍의 외부 도체가 폭 방향의 단부에서 전기적으로 단락하고 있는 제2 구조에 있어서는, 한 쌍의 도체 사이의 간격에 제한이 없다. 간격이 너무 크면, 고차 전송 모드가 생긴다. 이에 의해 누설 동축 케이블로부터 안정된 방사 전력을 얻을 수 있다. 또한, 외부 도체의 폭 방향의 치수에도 제한이 없다. 외부 도체의 폭방향 치수가 너무 넓은 경우에도 고차 모드가 마찬가지로 생긴다. 이에 의해, 안정된 방사 전력을 얻을 수 없다는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 5 내지 특허 문헌 7에 개시된 각종 안테나의 구조를 누설 케이블에 적용한 경우 다음과 같은 문제가 있다. 특허 문헌 5에 개시된 도파관 구조를 적용한 경우의 누설 동축 케이블은, 도파관 구조의 두께가 크기 때문에, 누설 동축 케이블의 부설에는 넓은 공간을 필요로 한다. 또한, 일반적으로, 도파관은 금속판으로 구성되어 있으므로 굽히기 어렵기 때문에, 누설 동축 케이블의 부설 공사를 하기 어렵고, 또한 누설 동축 케이블에 대한 높은 치수 정밀도가 요구된다. 이러한 요구로 인해 도파관을 사용해서 누설 동축 케이블을 만드는 데는 비용이 많이 드는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 6에 개시된 안테나에 있어서는, 슬롯이 형성되어 있지 않은 표면에 전력 공급용 스트립 라인이 구성되어 있으므로, 평판형으로 얇은 구조인 점에서는 우수하지만, 이른바 안테나 형이므로, 이러한 누설 동축 케이블은 일반적인 누설 동축 케이블이나 도파관과는 달리 넓은 공간에 전자기파를 방사할 수 없다는 문제가 있다. 특허 문헌 7에 개시된 안테나에 있어서도 마찬가지로, 안테나 형이므로, 넓은 공간에 전자기파를 방사할 수는 없다는 문제가 있다.

본 명세서에 개시되는 예시적 실시예는, 상기 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 그렇지만, 이 예시적 실시예는 상기한 바와 같은 문제의 어느 것도 해결하고 않으면 안 되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에 의하면, 고품질의 누설 케이블이 제공된다. 이 고품질의 누설 케이블은 비틀림 방지 기구를 필요로 하지 않는 간단한 구성이며, 이에 의해 제조 비용을 억제하고, 외관적으로 평면 형상으로서 돌출감이 없다.

또 다른 예시적 실시예는, 전자기파가 헛되이 누설되는 것을 방지하여, 고차 모드의 발생을 방지하고, 따라서 안정적으로 전자기파를 방사할 수 있는 누설 케이블을 제공한다.

본 명세서에 개시된 예시적 실시예는, 중심 도체를 에워싸는 외부 도체를 포함하는 누설 케이블에 의해 이러한 장점들을 제공한다. 누설 전자기장을 형성하는 복수의 슬롯이 외부 도체의 적어도 하나의 표면에 형성된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)의 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 도파관에 있어서의 전자기장 분포를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 누설 전송로에 있어서의 전자기장 분포를 나타낸다.
도 3c는 누설 전송로에 제공된 복수의 슬롯의 위치를 나타낸다.
도 4는 제1 실시예에 따른 누설 전송로의 사시도이다.
도 5a는 제1 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 누설 전송로를 나타낸다.
도 5b는 제1 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 누설 전송로를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6d는 제1 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 누설 전송로를 나타낸다.
도 7a는 제1 실시예에 따른 누설 전송로에 있어서의 방사 누설량의 측정 및 그 결과를 나타낸다.
도 7b는 도 7a의 측정에 있어서의 결과를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 제1 실시예에 따른 누설 전송로의 적용예를 나타낸다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 누설 전송로를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 누설 전송로를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 누설 전송로를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 누설 전송로를 나타낸다.
도 13은 제5 실시예에 따른 누설 전송로에 생기는 전자기장 분포를 나타낸다.
도 14a, 도 14b, 도 14c는 제5 실시예에 따라 중심 도체의 위치가 누설 전송로의 중심으로부터 어긋난 때 생기는 전자기장 분포를 나타낸다.
도 15는 제5 실시예에 따른 누설 전송로의 사시도이다.

이하, 본 명세서에 개시되는 누설 케이블의 예시적인 실시예에 있어서, 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예, 제4 실시예, 제5 실시예의 차례로 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)(100)의 구성도이다. 도 1의 좌측 부분은, 누설 전송로(100)의 길이 방향에 수직으로 취해진 누설 전송로(100)의 횡단면도이며, 전계, 자계를 각각 가는 실선, 점선으로 나타낸다. 도 1의 우측 부분은, 누설 전송로(100)의 길이 방향에 평행한 방향으로 취해진 누설 전송로의 종단면도이다. 도 1의 중앙 부분은 외부 도체(3)에 흐르는 전류의 분포를 나타낸다. 또한, 도 2a 및 도 2b는 도파관(50)의 전자기장 분포를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b는 누설 전송로(100)의 전자기장 분포를 나타낸다. 도 4는 누설 전송선로(10O)의 사시도를 나타낸다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)(100)는, 중심 도체(1); 중심 도체(1)를 에워싸면서 사각형 단면을 가지는 외부 도체(3); 상기 중심 도체(1)와 상기 외부 도체(3) 사이에 배치되는 절연체(2); 및 상기 외부 도체(3)를 덮는 외피(6)를 포함한다. 상기 외부 도체(3)는 상기 사각형 단면의 각각의 장변을 포함하는 표면(제1 표면)(3a) 및 표면(제2 표면)(3b) 중 적어도 하나의 표면에 누설 전자기장을 형성하기 위한 복수의 슬롯(5)을 열형으로 구비한다.

상기 복수의 슬롯 열(5)은 상기 사각형 단면의 각각의 장변을 포함하는 표면(3a 및 3b) 중 하나의 표면 또는 양쪽의 표면에 주기적 간격(슬롯 간격 Sp1)으로 제공된다. 도 1은 누설 동축 케이블(LCX)로 일반적으로 사용되고 있는 지그재그 슬롯 배열 패턴을 예시하고 있다. 그렇지만, 슬롯 배열 패턴은 이에 한정되지 않는다. 누설 동축 케이블(LCX)에 사용되고 있는 공지의 전자기장 누설 기구의 어느 것을 사용해도 된다. 또한, 중심 도체(1)의 단면 형상을 사각형으로 형성하고 있는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 다각형 또는 원형으로 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이하의 설명으로부터 추측할 수 있듯이, 사각형 단면 구조는, 전자기장 분포의 관점으로부터 전기 신호의 전송 특성 및 전자기파의 방사 특성에 있어서 바람직하다.

또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)에서는, 외부 도체(3)의 형상 치수(geometric dimension)에 대하여, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이(Da1)를 전송된 전기 신호의 파장 λ의 절반보다 작게 제한하고 있다. 이와 같은 치수 한정을 행하는 이유에 대하여 도 2a, 도 2b 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 도파관(50)의 횡단면 및 종단면에 있어서의 도파관(50)의 전자기장 분포를 나타낸다. 또한, 도 3a 및 도 3b는 누설 전송로(100)의 횡단면 및 종단면에 있어서의 누설 전송로의 전자기장 분포를 나타낸다. 도 3c는 전계 분포와 슬롯(5)의 위치 사이의 대응을 나타낸다. 이들의 도면에 있어서, 전계, 자계, 전류를 각각, 가는 실선, 점선, 굵은 실선으로 나타낸다. 도 2b에 있어서, 검은 원 및 흰 원은 도 2a에 나타낸 종단면 A-A'에 수직인 전계를 나타내고, 이들은 서로 반대의 방향을 나타낸다.

본 실시예에 따른 누설 전송로(100)에서는, 중심 도체(1) 및 외부 도체(3)의 2개의 도체로 구성되는 이중 도파 체계를 채택하고 있다. 이러한 이유로, 전송된 전기 신호의 주파수는 저주파로부터 고주파까지 사용할 수 있다. 누설 전송로(100)는 TEM(Transverse Electro-magnetic) 모드를 기본으로 해서 전기 신호를 전송한다.

누설 전송로(100)의 TEM 모드에 있어서의 전자기장 분포는 도 3a에서의 횡단면 및 도 3b에서의 종단면에 의해 도시된 바와 같다. 완전 도체의 표면에서는, 가우스의 법칙에 따라 전류는 자계에 대하여 직각 방향으로 흐르기 때문에, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 누설 전송로(100)의 길이 방향에 평행하게 흐르게 된다. 이하의 설명에 주목하여야 한다. 전자기장의 분포로부터 상정하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 외부 도체(3)의 표면(3a 및 3b) 상에 흐르는 전류의 분포는, 외부 도체(3)가 중심 도체(1)와 대면하는 영역에서 가장 높은 전류 밀도를 가지고, 이 전류 밀도는 중심 도체(1)와 대면하지 않는(또는 중첩되지 않는) 다른 영역에서는 단부 방향으로 갈수록 전류 밀도가 점차 낮아지는 것으로 생각할 수 있다.

또한, 외부 도체(3)의 슬롯(5)은 도 1 및 도 3c에 나타낸 각각의 위치에 형성되어 있다. 각각의 슬롯(5)의 근방에서, 외부 도체(3)를 흐르는 전류는 슬롯의 길이 방향에 대해 경사진 방향으로 흐른다. 이 전류 분포의 왜란(disturbance)에 따라서 방사가 일어나고, 이에 의해 상기 누설 전송로(100)로부터 전자기파가 방사된다.

형상에 주목하면, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)의 외부 도체(3)는 사각형 도파관과 일치한다. 사각형 도파관에서는 통상 TE(Transverse Electric) 모드를 사용해서 전송한다. 사각형 도파관의 기본 모드(dominant mode)인 TE01 모드에 있어서의 사각형 도파관의 전자기장 분포를 도 2a에서의 횡단면 및 도 2b에서의 종단면에 예시한다. 이 TE01 모드에서는, 전류는 사각형 도파관의 길이 방향 중심축과 사각형 도파관의 각각의 단 사이의 사이를 흐르는 분포로 된다.

따라서, 각각의 슬롯(5) 근방에서의 전류 분포의 혼란은 적고, 이 TE01 모드에 있어서의 전자파는 덜 방사된다. 환언하면, 누설 전송로(10O)의 전송은 TE01 모드를 포함하는 동안, 전류는 각각의 슬롯(5)으로부터의 전자기파의 방사를 어지럽히는 복잡한 방식으로 외부 도체(3)의 각각의 표면에서 흐른다. 이에 의해 방사 전력 분포를 불균일하게 하고, 전자기파의 방사 효율이 저하된다.

한편, TE01 모드에서, 사각형 도파관의 차단 파장(cutoff wavelength)은 다음과 같이 표시된다.

λc=2ㆍDa1

여기서 Da1은 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이이다(후지사와 카즈오 저, 일본, 토쿄, 코로나사, §5.2 사각형 도파관의 항을 참조. "마이크로파 회로"는 비특허 문헌 2에서 언급될 것이다). 이하의 설명에 주목하여야 한다. TE01 모드 외에, TE11 모드, TE20 모드, TM11 등과 같은 다수의 TE 및 TM(transverse magnetic) 전송 모드가 사각형 도파관에서 발생한다. 이 모든 전송 모드 중에서도, TE01 모드가 최저차(lowest-order)의 기본 모드이다. 고차의 TE 모드나 임의의 TM 모드에서의 사각형 도파관의 차단 파장은 상기 TE01 모드의 사각형 도파관의 차단 파장보다 작은 값이다.

따라서, TE01 모드 이외의 TE 및 TM 전송 모드를 누설 전송로(100)에서 발생시키지 않기 위해서는, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이 Da1을 전송된 전기 신호의 파장 λg의 절반보다 작게 설정해야 한다.

구체적으로, 누설 전송로(100) 내의 파장 λg는 다음 식으로 부여된다.

여기서, CO는 진공 중의 광속, f는 전송된 전기 신호의 주파수, λO는 전송된 전기 신호의 진공 중의 파장, εr는 절연체의 유전 상수를 나타낸다. 요약하면, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이 Da1을 전송된 전기 신호의 파장 λg의 절반보다 작게 설정할 때(즉 Da1<λg/2), TE01 모드 이외의 TE 및 TM 모드를 차단할 수 있다.

다음에, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)의 제조 방법에 대하여 도 5a, 도 5b 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명한다. 이 도면들은, 각각 누설 전송로(100)의 제조 방법을 각각 설명하는 설명도이다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같은 누설 전송로(100)의 제조 방법은, 2개의 동 부재(31a, 31b)를 사용하여 외부 도체(3)를 형성하는 것이다. 구체적으로, 절연체(2)로 덮은 중심 도체(1)를, 단면이 오목형상인 동 부재(31a, 31b) 중 하나로 감싸고, 이어서 동 부재(31b, 31a) 중 다른 하나로 부가적으로 감싼다. 또한, 하나의 동 부재의 단부를 다른 동 부재의 단부와 각각 겹치게 함으로써 동 부재(31a, 31b)가 전기적으로 함께 접속된다.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같은 누설 전송로(100)의 제조 방법은, 1개의 동 부재(32)를 사용하여 외부 도체(3)를 형성하는 것이다. 구체적으로, 절연체(2)로 덮인 중심 도체(1)를 동 부재(32)로 감싼다. 그 후, 동 부재(32)의 한 단부를 동 부재(32)의 다른 단부와 겹치게 함으로써 동 부재(32)의 단부들이 전기적으로 접속된다. 그리고 도 5a 및 도 5b에 각각 도시된 제조 방법에 있어서, 전기적 접속을 더욱 확실하게 하기 위하여, 전기 용접이나 레이저 용접 등을 사용해도 된다.

또한, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같은 누설 전송로(100)의 제조 방법은, 구리관(33)의 포밍(forming) 및 드로잉(drawing)에 의해 외부 도체(3)를 형성하는 것이다. 구체적으로, 절연체(2)로 덮인 중심 도체(1)가 충분히 삽입될 수 있는 크기의 구리관(33)을 준비한다(도 6a 참조). 이어서, 이와 같은 제품에 대해 포밍 단계를 수행하고(도 6b 참조), 및 드로잉 단계를 수행한다(도 6c 참조). 이에 의해 누설 전송로(100)를 제조한다(도 6d 참조).

다음에, 본 실시예에 따른 누설 전송로(10O)의 유용성을 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한다. 도 7a는 누설 전송로(100)로부터의 방사 누설량 및 측정량의 결과를 도시하고 있다. 측정에 사용된 누설 전송로(100)는 실험적으로 다음과 같이 하여 시작하였다. 중심 도체(1)로서 폭 Ca1=3mm, 두께 O.1mm의 동 테이프 조각을 사용한다. 상기 동 테이프 조각(중심 도체(1)를 구성함)이 각각 두께 2mm, 폭Da1=19mm인 2 조각의 폴리에틸렌(절연체(2)를 구성함) 사이에 협지된다. 이어서, 두께가 0.2mm인 동 테이프의 다른 조각(외부 도체(3)를 구성함)을 생산된 제품 주위에 감아 접착한다. 결합된 부재들을 가열하고 용접함으로써 그 결합된 부재들은 서로 떨어지지 않게 한다. 그 후, 이와 같이 결합된 부재들을 외피(6)로 덮어 외부 도체(3)를 보호한다.

시제품의 누설 전송로(100)의 특성 임피던스를 50Ω로 설계하였다. 또한, 중심 도체(1)의 폭 Ca1, 중심 도체(1)의 두께, 절연체(2)의 두께 Db1 등은, 임피던스 50Ω 및 절연체(2)의 유전 상수(폴리에틸렌의 경우 2.3)를, 비특허 문헌 2에 개시되어 있는 평형형 스트립 전송로(balanced strip line)의 특성 임피던스의 계산값에 적용하여 구하였다(§4.3 스트립 전송로의 항을 참조).

주기적 간격(슬롯 간격 Sp1)으로 폭 Sw1=2mm, 길이 S11=15mm의 슬롯이 가공되어 있는 각각의 외부 도체(3)는, 각각의 슬롯으로부터의 방사를 효율적으로 행하기 위해, 중심 도체(1)에 대면하는 각각의 위치에 설정되었음에 유의하라. 또한, 시제품의 누설 전송로(100)의 길이를 3m로 하였다. 전체적인 누설 전송로(100)는 길이 방향에 수직인 방향을 따라 위치하는 단부들에 이 누설 전송로(10O)를 나사로 고정하고 있다(도 1에 도면 부호 7로 표시된 나사 참조).

방사 누설량의 측정계가 도 7a에 도시되어 있다. 바닥면에 금속판(58)을 깔고, 상기 금속판(58) 상에 시제품의 누설 전송로(100)를 설치하였다. 누설 전송로(100)의 입력단에는 커넥터(59)를 장착하고, 또한 누설 전송(100)의 반대측 단에는 임피던스 50Ω을 종단기(termination)(60)를 장착하여 반사를 방지하였다. 누설 방사파를 수신하는 측에는, 주파수 2.4 GHz용 표준 다이 폴 안테나(53)를, 누설 전송로(100)로부터 1.5m 이격시켜 배치한다.

발진기(51)로부터 주파수 2.4 GHz의 전기 신호를, 전력 공급 코드(52)를 통하여 누설 전송로(100)의 커넥터(59)에 공급한다. 이에 따라, 다이폴 안테나(53)를 통하여 누설 전송로(100)로부터의 누설 방사파를 파워 미터(power meter)(54)로 측정하였다. 다이폴 안테나(3553)에 의해 누설 전송로(100)의 길이 방향의 축에 직각인 편파를 수신하도록, 다이 폴 안테나(53)를 누설 전송로(100)의 길이 방향과 직각으로 되도록 배치하였음에 유의하라.

그 후, 다이폴 안테나(53)를 누설 전송로(100)의 길이 방향으로 3m 이동시켜 결합 손실(coupling loss)을 측정하였다. 결합 손실 L은, 누설 전송로(100)에 입력되는 전력 P1과 다이폴 안테나(53)에 의해 수신되는 전력 P2와의 비이며, 다음 식에 의해 표현된다.

결합 손실 L[dB]의 측정 결과를 도 7b에 나타낸다. 누설 전송로(100)에 따라 약 80[dB]의 결합 손실이 관찰되어 전자기파의 누설을 확인할 수 있었다.

이상, 누설 전송로(100)로부터의 방사 누설량의 측정, 즉 누설 전송로(100)의 송신 특성에 대하여 설명하였다. 누설 전송로(100)의 수신 특성도 도 7a에 도시된 측정계에 있어서 전송측과 수신측을 반대로 함으로써 측정될 수 있다. 구체적으로, 누설 전송로(100)의 수신 특성을 측정하는 시스템은, 발진기(51)로부터 주파수 2.4 GHz의 전기 신호를 다이폴 안테나(53)에 공급하고, 누설 전송로(100)의 커넥터(59)를 통하여 누설 전송로(100)로부터의 수신 신호를 파워 미터(54)로 측정하도록 구성되어 있다. 도 7b에 도시된 바와 같은 측정 결과와 거의 유사한 측정 결과를 이 수신 특성에 대해 얻을 수 있다.

그 후, 결합 손실을 측정함으로써, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이 Da1을 전송된 전기 신호의 파장 λg의 절반보다 작게 설정하는 것(Da1<λg/2)이 유효한 지의 여부에 대해 확인하였다. 누설 전송로(100) 내에서 전송되는 전기 신호의 파장 λg는, 전송된 전기 신호의 주파수 f를 2.4 GHz에 설정하고, 절연체(2)의 유전 상수 εr을 2.3으로 설정하였으므로, 82.4mm이 된다. 이러한 이유로, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이 Da1는 λg/2= 41.2mm보다 작게 되어야 한다.

도 7a에 도시된 바와 같이 방사 누설량의 측정계를 사용하여, 장변의 길이 Da1이 λg/2보다 긴 50mm인 경우와, 장변의 길이 Da1이 λg/2보다 짧은 30mm인 경우에 발생되는 결합 손실을 측정하였다. 그 결과, Da1이 λg/2보다 긴 50mm인 경우에는 결합 손실이 24[dB]인 것에 대하여, Da1이 λg/2보다 짧은 30mm인 경우에는 결합 손실이 15[dB]보다 작게 발생하는 것으로 관찰되었다. 이로써, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이 Da1을 전송된 전기 신호의 파장 λg의 절반보다 작게 함으로써(Da1<λg/2), 전자기파가 안정적으로 방사되는 것을 확인할 수 있었다.λg

다음에, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)의 예시적인 적용을 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한다. 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 누설 전송로(100)는, 지상파를 수신할 수 없는 터널이나 지하 쇼핑가, 또는 서비스 스폿 등에 설치된다.

전술한 바와 같이, 외부 도체(3)의 슬롯(5)은, 사각형 단면에서의 장변을 포함하는 표면(3a) 및 표면(3b)의 한쪽 또는 양쪽에 설치되고, 슬롯을 가지는 면 측에 방사 지향성을 가지게 된다.

도 8a에 나타낸 바와 같이, 슬롯(5)이 외부 도체(3)의 표면(3a 및 3b) 중 한쪽에만 설치되는 구성은, 옥내 또는 터널 내 등의 벽면에 슬롯(5)이 장착되어, 옥내 측 또는 터널 내측 등으로의 전자기파의 방사가 필요할 때 유익하다.

대안적으로, 도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 슬롯(5)이 외부 도체(3)의 표면(3a 및 3b)의 양쪽 면에 설치되는 구성은, 옥내의 부분 벽면에 슬롯(5)이 장착되어, 양쪽의 옥내 측으로의 전자기파의 방사가 필요할 때 유익하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)(누설 케이블)는, 사각형 단면 형상을 가지는 중심 도체(1); 이 중심 도체(1)를 에워싸고 사각형 단면 형상을 가지며, 상기 사각형의 각각의 장변을 포함하는 표면(3a 및 3b) 중 적어도 한쪽의 표면에 누설 전자기장 형성하기 위한 복수의 슬롯(5)이 열형으로 설치되는 외부 도체(3); 및 상기 중심 도체(1)와 상기 외부 도체(3) 사이에 배치되는 절연체(3)를 포함한다. 누설 전송로(100)에 있어서, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이 Da1을 전송된 전기 신호의 파장 λg의 절반보다 작게 설정하고 있다. 이로써, TE01 모드 이외의 각 TE, TM 모드를 차단할 수 있고, 이에 따라 방사 전력 분포를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 전자기파의 방사 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)에서는, 사각형 단면 형상을 가지는 것으로부터 두께를 얇게 할 수 있다. 예를 들면, 시제품의 누설 전송로에서는 두께가 약 6mm이었지만, 절연체의 두께를 얇게 하거나, 중심 도체(1)의 폭을 좁게 하거나, 또는 절연체(2)의 유전 상수를 낮게 함으로써, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)의 두께를 더 얇게 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)의 구조는, 도체 (금속) 테이프 조각과 절연체를 서로 겹치게 하는 구조이므로, 사출 성형기와 같은 고가의 제조 기계를 필요로 하지 않으므로, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)는, 그 단면 형상이 사각형이며, 외부 도체(3)의 일 표면에 슬롯(5)을 형성하는 구조이다. 이 때문에, 슬롯(5)이 존재하는 표면이 비틀리지 않는다. 또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(100)는 평판형으로 형성되기 때문에, 슬롯(5)의 위치를 극히 용이하게 고정할 수 있다. 또한, 누설 전송로(100)는, 단면 형상이 원형인 종래의 누설 동축 케이블과는 달리, 비틀림 방지용의 복잡한 기구나 부가 공정이 불필요한 간단한 구성이므로 제조 비용을 억제할 수 있다.

[제2 실시예]

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)에 대하여 설명한다. 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 누설 전송로(200)를 나타낸다. 도 9a는 누설 전송로(200)의 길이 방향에 수직인 방향으로 취한 누설 전송로(100)의 횡단면도를 나타낸다. 도 9b는 누설 전송로(200)의 길이 방향에 평행한 방향으로 취한 누설 전송로(100)의 종단면도를 나타낸다. 그리고 본 실시예에 따른 전송 전송로(200)는, 누설 전송로(200)의 폭 방향의 축에 대하여 한쪽(도면을 향해 우측)에만 전자기파를 방사하도록 구성되어 있다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 누설 전송로(200)는, 사각형 형상을 가지는 중심 도체(201); 이 중심 도체(201)를 에워싸고 전기 신호 전송로에 대하여 사각형 단면 형상을 가지는 외부 도체(203); 중심 도체(201)와 외부 도체(203) 사이에 배치되는 절연체; 및 외부 도체(203)를 덮는 외피(206)를 포함한다. 외부 도체(203)에는, 상기 사각형 단면의 각각의 장변을 포함하는 표면(제1 표면)(203a) 및 표면(제2 표면)(203b) 중 하나의 표면에 누설 전자기장을 형성하기 위한 복수의 슬롯(205)이 열형으로 설치되어 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 실시예에서, 복수의 슬롯(205)의 열은 표면(203a)에 설치되어 있다.

이와 관련해서, 외부 도체(203)의 슬롯 열을 구비하지 않는 다른 쪽 표면(즉, 표면 203b)의 폭이, 슬롯 열을 구비한 한쪽의 표면(즉, 표면 203a)보다 길게 되어 있다. 외부 도체(203)의 슬롯 열을 구비하지 않는 다른 표면의 폭을 이와 같이 길게 함으로써, 슬롯이 설치되어 있는 표면으로부터 방사되는 전자기파 중 일부를, 더 길게 되어 있는 다른 쪽 표면에 의해 반사시킴으로써, 회절 현상에 의해 후방 쪽으로(도면에서 우측으로부터 좌측으로) 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 간단한 구조로 방사파가 방사되는 방향의 범위를 좁게 (또는 낮게) 할 수 있고, 동시에 제조 비용도 억제할 수 있다.

[제3 실시예]

다음에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)에 대하여 설명한다. 도 10a 및 도 10b는 제3 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)(300)의 구성도이며, 도 10a의 좌측 부분은 누설 전송로(300)의 길이 방향에 수직인 방향으로 취해진 누설 전송로(300)의 횡단면도를 나타내고, 전계, 자계를 각각, 가는 실선, 점선으로 나타낸다. 도 10a의 우측 부분은 외부 도체(303)에 흐르는 전류의 분포를 나타낸다. 도 10b는 누설 전송로(300)의 길이 방향에 평행한 방향으로 취해진 누설 전송로(300)의 종단면도를 나타낸다. 동 도면에서는, 누설 전송로(300)의 폭 방향의 축에 대해 한쪽(즉, 도면을 향해 우측)에만 전자기파를 방사하고 있지만, 제1 실시예와 마찬가지로, 전자기파가 양측에 방사하도록 누설 전송로(300)를 구성으로 해도 된다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 누설 전송로(300)는, 사각형 형상의 단면을 각각 가지는 두 개의 중심 도체(301); 중심 도체(301)를 에워싸면서 전기 신호 전송로에 대하여 사각형 단면 형상을 가기는 외부 도체(303); 중심 도체(301)와 외부 도체(303) 사이에 배치된 절연체(302); 및 외부 도체(303)를 덮는 외피(306)를 포함한다. 외부 도체(303)는 상기 사각형 단면의 각각의 장변을 포함하는 표면(제1 표면)(303a) 및 표면(제2 표면)(303b) 중 적어도 한쪽의 표면에 누설 전자기장을 형성하기 위한 복수의 슬롯(305)이 각각 설치된 두 개의 슬롯 열(307, 308)을 포함한다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같은 실시예에서는, 두 개의 슬롯 열(307 및 308)이 표면(303a)에 설치되어 있다.

본 실시예에 따른 누설 전송로(300)의 특징은, 누설 전송로(300)가 중심 도체(301)를 복수 개(도 10a에서는 두 개의 중심 도체(301)) 설치한다는 점이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 전류의 분포에서와 같이, 외부 도체(303)의 표면(303a 및 303b) 상에 흐르는 전류의 분포는, 외부 도체(303)가 각각의 중심 도체(301)에 대면하는(또는 겹쳐지는) 영역이 전류 밀도가 가장 높은 영역이다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 이 전류 밀도가 가장 높은 영역에 슬롯(305)이 설치된다. 따라서, 누설 전송로(300)는 두 개의 슬롯 열(307, 308)을 구비하여 구성된다. 또한, 상기 중심 도체로부터 전기 신호를 수신 또는 송신하기 위해 중심 도체에 커넥터(359)가 접속되어 있다.

본 실시예에 따른 누설 전송로(300)는, 전술한 바와 같이, 각각의 중심 도체(301)에 대면하는 영역에 슬롯(305)을 설치하고, 이에 의해 복수의 슬롯 열(307, 308)을 포함하는 구조로 되어 있기 때문에, 방사파의 방사 범위를 넓게 할 수 있다. 본 실시예에 따른 누설 전송로(300)를, 통신 상대의 위치가 광범위하게 존재하는 통신 환경에 적용할 때, 통신 환경을 더욱 적절하게 실현할 수 있다.

[제4 실시예]

다음에, 본 발명의 제4 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)에 대하여 설명한다. 도 11a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)(400)의 구성도이며, 도 11a의 좌측 부분은 누설 전송로(400)의 길이 방향에 수직인 방향으로 취해진 누설 전송로(400)의 횡단면도를 나타내고, 전계, 자계를 각각, 가는 실선, 점선으로 나타낸다. 도 11a의 우측 부분은 외부 도체(403)에 흐르는 전류의 분포를 나타낸다. 도 11b는 누설 전송로(400)의 길이 방향에 평행한 방향으로 취해진 누설 전송로(400)의 종단면도를 나타낸다. 그리고 동 도면에서는, 누설 전송로(400)의 폭 방향의 축에 대하여 한쪽(도면을 향해 우측)에만 전자기파를 방사하고 있지만, 제1 실시예와 마찬가지로 전자기파를 양측에 방사하도록 누설 전송로(400)를 구성으로 해도 된다.

도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 누설 전송로(400)는, 사각형 단면을 가지는 폭이 넓은 중심 도체(401); 이 중심 도체(401)를 에워싸며 전기 신호의 전송로에 대하여 사각형 단면을 가지는 외부 도체(403); 중심 도체(401)와 외부 도체(403) 사이에 배치되는 절연체(402); 및 외부 도체(403)를 덮는 외피(케이싱)(406)를 포함한다. 외부 도체(403)는 상기 사각형 단면의 각각의 장변을 포함하는 표면(제1 표면)(403a) 및 표면(제2 표면)(403b) 중 적어도 한쪽의 표면에 누설 전자기장을 형성하기 위한 복수의 슬롯(405)으로 각각 이루어지는 두 개의 슬롯 열(407 및 408)을 구비한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 슬롯 열(407, 408)은 표면(403a)에만 설치되어 있다. 그러나 이들은 양 표면(403a 및 403b)에 설치되어도 된다. 또한, 상기 중심 도체로부터 전기 신호를 수신 또는 송신하기 위해 중심 도체에 커넥터(459)가 접속되어 있다.

본 실시예에 따른 누설 전송로(400)의 특징은, 중심 도체(401)의 폭을 넓게 하였다는 점이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 외부 도체(403)의 표면(403a 및 403b) 상에 흐르는 전류의 분포는, 외부 도체(403)가 중심 도체(401)와 대면하는(또는 겹쳐지는) 영역이 전류 밀도의 가장 높은 영역이도록 되어 있다. 이 전류 밀도가 가장 높은 영역(즉, 각 슬롯이 중심 도체(401)와 대면하는 또는 겹쳐지는 영역)에 복수의 슬롯 열을 설치한다. 따라서, 도 11b에 도시된 바와 같이, 누설 전송로(400)는 두 개의 슬롯 열(407, 408)을 구비하여 구성된다.

본 실시예에 따른 누설 전송로(400)는, 전술한 바와 같이, 넓은 면적을 가지는 중심 도체(401)와 대면하는 영역에 복수의 슬롯 열(407, 408)을 외부 도체(403)에 설치한 구조에 의해 방사파의 방사 범위를 넓게 할 수 있다. 요약하면, 하나의 중심 도체(401)만으로, 본 실시예에 따른 누설 전송로(400)는 제3 실시예에 따른 누설 전송로(300)와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 제3 실시예의 경우와 마찬가지로, 본 발명에 따른 누설 전송로(400)를, 통신 상대의 위치가 광범위하게 존재하는 통신 환경에 적용함으로써, 통신 환경을 더욱 적절하게 실현할 수 있다.

[제5 실시예]

다음에, 본 발명의 제5 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)(110)를 나타낸다. 도 12의 좌측 부분은 누설 전송로(110)의 길이 방향에 수직인 방향으로 취해진 누설 전송로(110)의 횡단면도를 나타내고, 전계, 자계를 각각, 가는 실선, 점선으로 나타낸다. 도 12의 우측 부분은 누설 전송로(110)의 길이 방향에 평행한 방향으로 취해진 누설 전송로(110)의 종단면도를 나타낸다. 도 12의 중앙 부분은 외부 도체(13)에 흐르는 전류의 분포를 나타낸다. 도 15는 누설 전송로(110)의 사시도이다. 도 12에서는, 누설 전송로(110)의 폭 방향의 축에 대하여 한쪽에만(도면에서 우측으로만) 전자기파를 방사하고 있지만, 제1 실시예와 마찬가지로 전자기파를 양측에 방사하도록 누설 전송로(110)를 구성으로 해도 된다.

도 12 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 누설 전송로(누설 케이블)(110)는, 사각형 단면을 가지는 중심 도체(11); 이 중심 도체(11)가 협지되어 있는 한 쌍의 평판 형상의 외부 도체(제1 및 제2 외부 도체)(13, 14); 중심 도체(11)와 외부 도체(13, 14) 사이에 배치되는 절연체; 및 외부 도체(13, 14)를 덮는 외피(케이싱)를 포함한다. 이 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 중 적어도 하나에는, 외부 도체의 길이 방향으로 누설 전자기장을 형성하기 위한 복수의 슬롯(15)이 열형으로 설치된다.

복수의 슬롯(15)은, 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 중 하나 또는 양쪽에 주기적으로(슬롯 간격 Sp2으로) 설치되어 있다. 도 12 및 도 15에서는, 누설 동축 케이블(LCX)로 일반적으로 사용되고 있는 지그재그 패턴을 예시하고 있지만, 슬롯 패턴은 이에 한정되지 않고, 누설 동축 케이블(LCX)에 사용되고 있는 공지의 전자기장 누설 기구의 어느 것을 사용해도 된다.

또한, 외부 도체(3)의 사각형 단면에서의 장변의 길이(Da1)를, 전송된 전기 신호의 파장 λ의 절반보다 작게 하도록 제한하고 있는 제1 실시예의 누설 전송로(100)와는 달리, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)에서는, 한 쌍의 외부 도체(13, 14)의 형상 치수에 대한 제한이 없다. 대신, 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 사이에 중심 도체(11)를 설치하는 식으로 중심 도체(11) 및 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 사이의 상대적 위치 관계에 제한을 두고 있다. 도 13 및 도 14a 내지 도 14c를 참조하여, 중심 도체(11)와 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 사이의 상대적 위치 관계에 제한을 두는 이유에 대해 설명한다.

도 13은 중심 도체(11)가 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 간의 중앙(중심 도체(11)와 외부 도체(13) 사이의 거리와 중심 도체(11)와 외부 도체(14) 사이의 거리가 같은)에 배치되어 있는 경우의 전자기장 분포를 나타낸다. 또한, 도 14a, 도 14b, 도 14c는, 중심 도체(11)가 누설 전송로(110) 중심으로부터 어긋나 있을 때의 전자기장 분포를 나타낸다. 이들 도면에 있어서, 전계, 자계를 각각, 가는 실선, 점선으로 나타낸다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 중심 도체(11)로부터 상부의 외부 도체(13)로의 전기력선 및 중심 도체(11)로부터 하부의 외부 도체(14)로의 전기력선은 동일한 분포를 가지되 서로 반대 방향이므로, 서로 취소된다. 결과적으로, 누설 전송로(110)의 폭 방향(즉, 누설 전송로(11)에 직각이 되는 방향)으로 향한 전자기파의 누설은 없다.

그러나 도 14a에 도시된 경우와 같이, 중심 도체(11)가 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 사이의 중앙이 아닌, 외부 도체(14) 쪽에 더 가깝게 배치되어 있는 경우에는, 중심 도체(11)로부터 상부의 외부 도체(13)를 향한 전기력선 및 중심 도체(11)로부터 하부의 외부 도체(14)를 향한 전기력선은 서로 반대 방향이지만, 동일한 분포는 되지 않는다. 구체적으로, 중심 도체(11)로부터 상부의 외부 도체(13)를 향한 전기력선 및 중심 도체(11)로부터 하부의 외부 도체(14)를 향한 전기력선의 분포는 도 14b에 도시된 바와 같다. 또한, 도 14c에 도시된 바와 같이, 중심 도체(11)가 외부 도체(14) 쪽에 더 가까이 있으므로, 중심 도체(11) 및 외부 도체(14)로부터 외부 도체(13)를 향한 전기력선이 존재한다.

또한, 자력선도 중심 도체(11) 주위에 분포되어 있을 뿐만 아니라(도 14b 참조), 상하의 외부 도체(13, 14) 각각의 주위에도 자력선이 분포되어 있다(도 14C 참조). 이에 의해 상하의 외부 도체(13, 14) 각각은 전송로 동조되는 모드가 발생한다. 그 결과, 도 14a에 도시된 바와 같이, 절연체(12)로부터 누설 전송로(110)의 폭 방향을 향해 외부로 전자기파가 누설되어, 전송된 전기 신호의 감쇠량이 증대하여 버린다. 또한, 감쇠량이 증대하는 동시에, 슬롯(15)으로부터의 방사 전력도 감소하므로, 누설 전송로의 품질이 열화되어 버린다.

요약하면, 중심 도체(11)를 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 사이의 중앙에 배치함으로써, 누설 전송로(11O)의 폭 방향을 향한 전자기파의 누설을 방지할 수 있다. 그렇지만, 중심 도체(11)를 외부 도체(13, 14) 사이의 중앙 위치에 정확하게 배치하는 것은, 절연체(2)의 치수 정밀도나 유전 상수의 불균등성 및 외부 도체(13, 14)의 평탄도(degree of flatness) 때문에 어렵다.

이하의 설명에 주목하여야 한다. 제1 실시예에 따른 누설 전송로(100)에 있어서도, 본 실시예와 같이, 사각형 단면에서의 장변 사이의 중앙에 중심 도체(1)를 위치시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, 중심 도체(1)를 중앙 위치에 정확하게 배치할 필요성은 없다. 구체적으로, 제1 실시예에 따른 누설 전송로(100)에서는, 외부 도체(13, 14) 사이를 누설 전송로(100)의 양쪽에서 전기적으로 단락해서, 단일의 유닛으로 일체화한 외부 도체(3)를 구성하고 있다. 이러한 구성에 의해, 누설 전송로(100)의 폭 방향을 향한 전자기파의 불필요한 누설을 방지할 수 있다.

다음에, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)에 있어서의 방사 누설량의 측정 및 그 결과에 대하여 설명한다. 측정에 사용된 누설 전송로(110) 시제품은 다음과 같다. 폭 Ca2=3mm, 두께 0.1mm의 동 테이프 조각을 중심 도체(11)로서 사용하였다. 상기 동 테이프 조각(중심 도체(11)를 구성함)은 각각 두께 2mm, 폭 Da2=19mm의 두 개의 폴리에틸렌(절연체(12)를 구성함) 사이에 협지되었다. 이어서, 이와 같은 시제품의 각각의 외측에, 폭 Da2=19mm, 두께 150.2mm의 다른 동 테이프 조각(외부 도체(13, 14)를 구성함)을 접착하고, 이 결합된 부재들이 서로 분해되지 않도록 가열하여 용접하였다. 그 후, 이와 같이 결합된 부재들을 외부 도체(13, 14)를 보호하기 위한 외피(16)로 덮었다.

또한, 제1 실시예와 마찬가지로, 시제품의 누설 전송로(110)의 특성 임피던스를 50Ω로 설계했다. 또한, 중심 도체(11)의 폭 Ca2, 중심 도체(11)의 두께, 절연체(12)의 두께 Db2 등은, 임피던스 50Ω 및 절연체(12)의 유전 상수(폴리에틸렌의 경우 2.3)를, 비특허 문헌 2에 개시되어 있는 계산값에 적용하여 구한다.

외부 도체(13)에는, 주기적으로(슬롯 간격 Sp2으로) 폭 Sw2=2mm, 길이 S12=15mm의 슬롯이, 방사를 효율적으로 행하기 위해, 중심 도체(11)에 대면하는 위치에 설치되었다. 또한, 시제품의 누설 전송로(110)의 길이를 3m로 하였다. 누설 전송로(11O)의 길이 방향에 수직 방향을 따라는 끝 부분에 누설 전송로(110)를 나사 고정함으로써, 전체적인 노출 전송로(110)를 고정시켰다(도 12의 오른쪽 부분에 도면 부호 17로 표시된 나사 참조).

제1 실시예에서 사용된 시스템을 사용하여 누설 전송로(110)로부터의 방사 누설량을 측정하였다(도 7a참조). 제1 실시예의 누설 전송로(100)의 방사 누설량과 대략 동등한 측정 결과를 얻을 수 있었다(도 7b참조).

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)(누설 케이블)는, 사각형 단면을 가지는 중심 도체(11); 이 중심 도체(11)가 협지되는 한 쌍의 평판형 외부 도체(13, 14)가 제공되고, 이 한 쌍의 외부 도체 중 하나에는 누설 전자기장을 형성하기 위한 복수의 슬롯(15)이 열형으로 설치되는, 한 쌍의 평판형 외부 도체(13, 14); 중심 도체(11)와 외부 도체(13, 14) 사이에 배치되는 절연체(12); 및 이 외부 도체(13, 14)를 덮는 외피(케이싱)(16)를 포함한다. 중심 도체(11)는 한 쌍의 외부 도체 13, (14) 사이의 중앙에 배치되어 있다.

중심 도체(11)가 중앙에 위치하고 있지 않은 때는, 누설 전송로는 안정된 방사를 수행하지 못할 가능성도 있다. 왜냐하면, 한 쌍의 외부 도체(13, 14)를 전송로로 하는 전송 모드가 발생되고, 외부 도체(13, 14) 사이로부터 밖으로의 누설 전자기파가 생기고 그에 따라 감쇠량이 증가해 버리기 때문이다. 한편, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)에서는 고품질의 누설 전송로가 이루질 수 있다. 왜냐하면, 누설 전송로(11)의 구조가 중심 도체(11)를 한 쌍의 외부 도체(13, 14) 사이의 중앙에 배치하는 구조로 하고 있기 때문이다. 이러한 구조에 의하면, 누설 전송로(110)의 폭방향으로 향한 전자기파의 누설을 방지할 수 있고, 이에 따라 각각의 슬롯(15)으로부터의 방사 전력의 감소를 억제 가능하다.

또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)에서는, 사각형 단면을 가지고 있기 때문에, 누설 전송로(110)의 두께를 얇게 할 수 있다. 예를 들면, 시제품의 전송로(110)는 두께가 약 6mm였지만, 절연체의 두께를 얇게 하거나, 중심 도체(11)의 폭을 좁게 하거나, 또는 절연체(12)의 유전율을 낮게 함으로써, 두께를 더 얇게 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)의 구조는 도체 (금속) 테이프 조각과 절연체를 겹치게 한 구조이므로, 사출 성형기와 같은 고가의 제조 장치를 필요로 하지 않으므로 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로(110)는, 단면 형상이 사각형이며, 외부 도체(13)의 하나의 평면에 슬롯(5)을 형성하는 구조이므로, 슬롯(15)이 설치되는 표면이 비틀어지지 않는다. 또한, 본 실시예에 따른 누설 전송로는 평판형이므로 슬롯(15)의 위치를 극히 용이하게 고정할 수 있다. 또한, 단면 형상이 원형인 종래의 누설 동축 케이블과는 달리, 비틀림 방지를 위한 복잡한 기구나 부가 공정이 불필요한 간단한 구성이므로 제조 비용을 억제할 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예를 참조하여 설명함으로써 새로운 특징을 도시하고 설명하였으나, 하기 청구항에서 정의된 바와 같이 본 명세서의 개시 내용을 벗어나지 않는 정신 및 범주 내에서, 형상 및 구체적인 구성의 변경을 행할 수 있음을 당업자는 이해할 수 있다.

Claims

누설 케이블에 있어서,
중심 도체;
사각형 단면을 가지고 상기 중심 도체를 에워싸며, 서로 평행한 제1 및 제2 표면, 및 상기 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나의 표면에 형성된 적어도 하나의 슬롯 열을 포함하는 외부 도체로서, 상기 적어도 하나의 슬롯 열은, 상기 외부 도체의 제1 방향으로 형성되고 누설 전자기장을 형성하도록 각각 구성된 복수의 슬롯을 포함하는, 상기 외부 도체; 및
상기 중심 도체와 상기 외부 도체 사이에 배치되는 절연체
를 포함하고,
상기 제1 및 제2 표면에 평행한 상기 사각형 단면의 폭은, 상기 누설 케이블을 통해 전송되는 전기 신호의 파장의 절반보다 작은, 누설 케이블.
제1항에 있어서,
상기 중심 도체는 다각형 또는 원형 중 어느 하나로 형성된 단면을 가지는, 누설 케이블.
제1항에 있어서,
상기 중심 도체는, 상기 제1 및 제2 표면으로부터 동등하게 이격되어 있는, 누설 케이블.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열은 상기 제1 표면에만 설치되고, 상기 제2 표면에는 설치되지 않는, 누설 케이블.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열은 상기 제1 및 제2 표면의 모두에 설치되는, 누설 케이블.
제4항에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 누설 케이블의 길이 방향이며, 상기 제2 표면은 상기 제1 방향에 수직인 가로 방향의 폭을 가지고,
상기 제2 표면의 폭은 상기 제1 방향에 수직인 가로 방향의 상기 제1 표면의 폭보다 큰, 누설 케이블.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열은 복수의 슬롯 열을 포함하는, 누설 케이블.
누설 케이블에 있어서,
중심 도체;
상기 중심 도체를 협지하는 제1 및 제2 외부 도체로서, 상기 제1 및 제2 외부 도체 중 적어도 하나가, 제1 방향으로 형성되는 적어도 하나의 슬롯 열을 가지며, 상기 적어도 하나의 슬롯 열은 누설 전자기장을 형성하도록 각각 구성된 복수의 슬롯을 포함하는, 상기 제1 및 제2 외부 도체; 및
상기 중심 도체와 상기 외부 도체 사이에 배치되는 절연체
를 포함하고,
상기 중심 도체는 상기 제1 및 제2 외부 도체 사이의 대략 중앙의 영역에 위치하는, 누설 케이블.
제8항에 있어서,
상기 중심 도체는 다각형 또는 원형의 단면을 가지는, 누설 케이블.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열은 상기 제1 외부 도체에만 설치되는, 누설 케이블.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열은 상기 제1 및 제2 외부 도체의 양쪽에 설치되는, 누설 케이블.
제10항에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 누설 케이블의 길이 방향이며, 상기 제2 외부 도체는, 상기 길이 방향에 수직인 가로 방향의 폭을 가지고, 상기 제2 외부 도체의 폭은 상기 누설 케이블의 상기 길이 방향에 수직이면서 상기 가로 방향으로 규정되는 상기 제1 외부 도체의 폭보다 큰, 누설 케이블.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열은 복수의 슬롯 열을 포함하는, 누설 케이블.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 외부 도체는 평판형으로 형성되는, 누설 케이블.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열에서의 상기 복수의 슬롯은 상기 중심 도체와 겹쳐지는, 누설 케이블.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 슬롯 열에서의 상기 복수의 슬롯은 상기 중심 도체와 겹쳐지는, 누설 케이블.
누설 전송로에 있어서,
복수의 중심 도체;
상기 복수의 중심 도체를 에워싸고, 서로 평행한 제1 및 제2 표면을 가지는 외부 도체; 및
상기 중심 도체와 상기 외부 도체 사이에 배치되는 절연체
을 포함하고,
누설 전자기장을 형성하도록 각각 구성된 복수의 슬롯을 포함하는 복수의 슬롯 열이, 상기 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나에 설치되어 있는, 누설 전송로.
제17항에 있어서,
상기 외부 도체는 사각형 단면을 가지며, 상기 복수의 중심 도체와 서로 겹쳐지는 복수의 슬롯을 가지는, 누설 전송로.
제18항에 있어서,
상기 복수의 슬롯은 상기 제1 표면에만 설치되고, 상기 제2 표면에는 설치되지 않는, 누설 전송로.