KR20110065796A

KR20110065796A - 실내매설용 세경 방사 동축케이블

Info

Publication number: KR20110065796A
Application number: KR1020090122455A
Authority: KR
Inventors: 최희태; 강성민
Original assignee: 대한전선 주식회사
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-16
Also published as: KR101074845B1

Abstract

본 발명은 실내매설용 세경 방사 동축케이블에 관한 것으로,

고주파신호를 전송하는 중심도체(11)와; 상기 중심도체(11)의 둘레면에 발포되어 절연기능을 수행하는 절연체(12); 상기 절연체(12)의 둘레면에 주름관 형태로 성형되면서 그 둘레면서 다수개의 방사슬롯(13-1)이 형성된 외부도체(13); 및 상기 외부도체(13)에 감싸져 부식을 방지하는 자켓층(14)을 포함하며; 상기 외부도체(13)를 알루미늄소재로 성형하고, 상기 외부도체(13)의 방사슬롯(13-1)들을 5.0±0.7㎜의 간격을 두고 형성함으로써;

상기 동축케이블의 외부도체를 알루미늄소재로 제조하는 것이 가능해지므로, 상기 동축케이블의 제조단가가 절감되어 경제적일 뿐만 아니라 상기 동축케이블이 경량화되어 포설작업에 따른 편리성이 향상되도록 한 것이다.

동축케이블, 중심도체, 절연체, 외부도체, 방사슬롯, 자켓층

Description

실내매설용 세경 방사 동축케이블{Small radiating coaxial cable using outer conductor made by aluminium for indoor installation}

본 발명은 전송선로로 사용되는 동축케이블에 관한 것으로, 특히 동축케이블을 경량화함은 물론 실내 포설작업에 따른 편리성을 향상시킬 수 있도록 한 실내매설용 세경 방사 동축케이블에 관한 것이다.

일반적으로, 동축케이블(Coaxial cable)은 전파가 누설되지 않도록 하여 유도장애를 방지함은 물론 통과 주파수 대역에서 손실을 줄여주는 전송선로의 일종으로서, 이 동축케이블은 중심도체의 주변에 유전상수가 높은 절연체를 감싸고 이를 다시 외부도체와 자켓층을 감싸 구성한다.

여기서, 상기 외부도체는 외부간섭신호에 대한 차폐 및 케이블 내부신호의 누설을 방지하기 위한 수단으로 적층된 것으로서, 그 둘레면에 길이방향을 따라 형성된 다수개의 방사슬롯을 이용하여 전자기파의 방사가 이루어지도록 함으로써 전자기파에 의해 장애현상을 최소화한다.

예컨대, 도 1에서와 같이, 동축케이블(100)은, 중심도체(110)와, 상기 중심도체(110)에 감싸지는 절연체(120), 상기 절연체(120)에 감싸지면서 그 외표면에 다수개의 방사슬롯(135)이 형성된 외부도체(130), 및 상기 외부도체(130)에 감싸지는 자켓층(140)으로 구성된다.

따라서, 상기 동축케이블(100)에 신호전압을 인가하면, 상기 중심도체(110)에 의해 고주파신호가 전송됨은 물론 상기 방사슬롯(135)에 의해 전자기파의 방사가 이루어지면서 송수신되는 것이다.

이때, 상기 동축케이블(100)은 상기 외부도체(130)의 소재를 가능한 도전율이 우수한 재질로 구성함으로써, 상기 동축케이블(100)을 적용한 통신장비나 전송장비를 사용하는 과정에서 전력 손실을 최소화함은 물론 신호의 감쇄 특성을 일정하게 유지시키는 것이 무엇보다도 중요하다.

그런데, 상기 외부도체(130)는 도전율이 우수하지만 가격이 비교적 비싼 구리재질로 구성한 상태이고, 상기 구리가 공기나 수분에 의한 산화에 비교적 취약한 재질이어서 상기 동축케이블의 수명을 저하시킴은 물론 상기 동축케이블의 제조단가를 증대시키는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 외부도체(130)의 하중이 비교적 커서 상기 동축케이블(100)의 포설 길이를 제한할 수밖에 없으므로, 상기 동축케이블(100)의 설치비용 및 작업하중이 증대됨은 물론 상기 동축케이블의 포설과정에서 굴곡이 심한 지역의 경우 설치작업이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 포설 환경에 대한 세심한 고려가 없이 제작되어 방사되는 전자기파의 효율성이 낮아 케이블의 경량화 및 세경화에 어려움이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동축케이블의 소재를 변경하여 경량화하고 제조비용을 절감함은 물론 실내포설환경에 적합하고 우수한 전기적 특성의 알루미늄을 사용한 실내매설용 세경 방사 동축케이블을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 고주파신호를 전송하는 중심도체와; 상기 중심도체의 둘레면에 발포되어 절연기능을 수행하는 절연체; 상기 절연체의 둘레면에 주름관 형태로 성형되면서 그 둘레면서 다수개의 방사슬롯이 형성된 외부도체; 및 상기 외부도체에 감싸져 부식을 방지하는 자켓층을 포함하며; 상기 외부도체(13)가 알루미늄소재로 성형되고, 상기 방사슬롯(13-1)이 5.0±0.7㎜의 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 동축케이블은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 상기 동축케이블의 외부도체를 알루미늄으로 구성함으로써 상기 케이 블의 제조단가가 절감되어 경제적임은 물론 수명이 연장된다.

둘째, 상기 동축케이블의 외부도체를 알루미늄으로 구성함으로써 상기 케이블이 경량화되어 포설작업에 따른 작업하중 및 시간이 절감된다.

셋째, 상기 동축케이블이 세경 케이블이므로 발포 절연층의 외경이 작아지면서 감쇄량이 증가하게 되나 벽면이나 천정에 매설시킨 상태에서 효율적인 신호전파를 방사시키기 위해 결합손실을 특화시킬 수 있다.

넷째, 상기 동축케이블이 대경케이블인 경우 상기 중심도체를 파이프 형태로 형성함으로써 상기 동축케이블의 제조에 따른 비용이 절감된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 동축케이블의 개략적인 정단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 동축케이블의 개략적인 측단면도이다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 본 발명의 동축케이블(10)은, 케이블의 중심부에 구성되어 고주파신호를 전송하는 중심도체(11)와; 상기 중심도체(11)의 둘레면에 발포되어 절연기능을 수행하는 절연체(12); 상기 절연체(12)의 둘레면에 주름관 형태로 성형되면서 그 둘레면서 다수개의 방사슬롯(13-1)이 형성된 외부도체(13); 및 상기 외부도체(13)에 감싸져 부식을 방지하는 자켓층(14)을 포함하며; 상기 외부도체(13)가 알루미늄소재로 성형되고, 상기 방사슬롯(13-1)이 5.0±0.7㎜의 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 한다.

먼저, 동축케이블(10)은, 상기 중심도체(11)와 절연체(12)와 외부도체(13)와 자켓층(14)을 순차적으로 감싸 구성한 것으로서, 특히 상기 중심도체(11)와 외부도체(13)의 소재를 변경하여 상기 케이블을 경량화하고 상기 케이블의 포설에 따른 제반 비용을 절감한 것에 특징이 있다.

그리고, 중심도체(11)는 상기 동축케이블(10)의 중심부에 구성되어 고주파신호가 전송되는 것으로서, 상기 동축케이블(10)에 신호 전압이 인가되는 과정에서 상기 고주파신호의 전송에 필요한 통로역할을 원활히 수행하도록 가능한 도전성이 우수한 소재로 성형함이 바람직하다.

이때, 상기 중심도체(11)로는 구리피막(11-1)이 형성된 동복 알루미늄선 또는 관형태로 성형된 동파이프를 사용할 수 있다.

즉, 상기 중심도체(11)는 상기 고주파전류가 흐르는 과정에서 표피효과가 발생하는 특징이 있으므로, 상기 동축케이블이 세경케이블인 경우 동복 알루미늄선이 바람직하고 상기 동축케이블이 대경케이블인 경우에는 동복 알루미늄선을 대신하여 동파이프를 사용함이 바람직하다.

그리고, 절연체(12)는 상기 중심도체(11)의 둘레면에 동심원상으로 발포되어 상기 외부도체(13)와의 절연기능을 수행하는 것으로서, 상기 중심도체(11)와 외부도체(13)의 절연기능을 수행할 뿐만 아니라 상기 중심도체(11)에 의해 발생하는 전자기파의 손상을 방지하는 기능도 수행한다.

이때, 상기 절연체(12)의 소재로는 발포플라스틱 등과 같은 절연성 및 발포성이 우수한 재질이 바람직하지만, 그 밖에도 절연특성 및 발포특성이 우수한 고분 자 화합물이라면 사용이 가능하다.

또한, 상기 절연체(12)의 둘레면에 코팅액(12-1)을 도포함으로써, 상기 외부도체(13)와의 접착에 의한 밀착력을 향상시키고 상기 자켓층(14)에 의한 습기가 유입되는 것을 차단함이 바람직하다.

그리고, 외부도체(13)는, 상기 절연체(12)의 둘레면에 감싸져 전자기파의 방사기능을 수행하는 것으로서, 그 소재로는 비교적 경량이면서도 도전율이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄합금을 사용함이 바람직하다.

특히, 외부도체(13)의 구성과정에서, 알루미늄 테이프를 파이프 형태로 권취하고 그 접합부분을 용접하여 주름관으로 성형한 후 상기 주름관의 돌출부분에 상기 방사슬롯(13-1)을 형성할 수도 있다.

또한, 상기 방사슬롯(13-1)은 상기 중심도체(11)에 신호 전압이 인가되는 경우 발생하는 전자기파를 방사하는 것으로서, 그 형성위치는 상기 외부도체(13)의 외표면 바람직하게는 상기 주름관의 돌출부분(산부분) 양쪽에 180°의 간격을 두고 세팅되도록 형성함이 바람직하다.

이때, 상기 외부도체(13)는 알루미늄으로 성형되어 상기 구리에 비해 도전율이 상태적으로 저하된 상태이므로, 상기 절연체(12)의 발포도나 두께를 조절하여 상기 도전율을 보상함이 바람직하다.

특히, 상기 외부도체(13)가 알루미늄으로 성형되어 도전율이 저하되었다면 상기 절연체(12)의 두께를 조절하거나 또는 상기 방사슬롯(13-1)의 크기 및 개수를 조절하는 방법을 이용할 수도 있다.

그리고, 자켓층(14)은 상기 외부도체(13)의 둘레면에 감싸진 상태에서 상기 구성요소(11,12,13)들을 전체적으로 보호하는 것으로서, 플라스틱이나 고무소재와 같이 부식성이나 내식성이 우수하면서도 외부하중을 흡수할 정도의 쿠션력을 갖는 소재라면 사용이 가능함은 당연하다.

한편, 실시예 1 내지 실시예 4는 상기 방사슬롯(13-1)의 면적에 따른 감쇄량과 결합손실을 측정한 것으로서, 상기 방사슬롯(13-1)의 크기와 간격 및 슬롯을 편차를 두어 다양하게 제작하여 하기의 표와 같은 측정결과를 얻었으며, 특히 임피던스가 표준규격치인 50±2Ω을 만족함을 알 수 있었다.

여기서, 본원 실시예1 내지 4에서 각각 사용된 상기 동축케이블(10)의 규격은 상기 중심도체(11)의 외경이 4.8±0.1㎜이었고, 상기 절연체(12)의 외경이 12.3±0.2㎜이었으며, 상기 외부도체(13)의 외경이 13.8±0.2㎜이었고, 상기 자켓층(14)의 외경이 16.5±0.5㎜이었다.

이때, 상기 중심도체(11)의 외경이 4.7㎜ 이하인 경우 상기 임피던스가 규정치를 초과하는 반면, 외경이 4.9㎜ 이상인 경우 상기 임피던스가 규정치를 미달하므로, 그 외경을 4.8±0.1㎜의 범위로 한정하였다.

또한, 상기 절연체(12)의 외경이 12.5㎜ 이상인 경우 상기 외부도체(13)와의 접촉면적이 커져 감쇄량이 저하되는 반면, 외경이 12.1㎜ 이하인 경우 상기 외부도체(13)와 접촉면적이 작아져 절연기능이 저하되고 누출될 우려가 있으므로, 그 외경을 12.3±0.2㎜로 한정하였다.

그리고, 상기 외부도체(13)의 둘레면에 형성된 상기 방사슬롯(13-1)의 면적 을 각각 10.2㎟, 11.3㎟, 12.1㎟, 13.2㎟로 형성한 결과, 표 1 내지 4에서와 같이 감쇄량과 결합손실이 양호한 상태이므로, 상기 방사슬롯(13-1)의 크기를 조절하여 전기적 특성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

[표 1]

실시예 1
슬롯규격	기준슬롯크기	10.2㎟
슬롯규격	편차비율 (주방사지점:반대방향)		0.7:1	1:1	1.2:1	1.4:1	1.5:1
전 기 적 특 성	감쇄량 (dB/100m)	150 MHz	2.4 (양호)	3.0 (양호)	3.1 (양호)	3.2 (양호)	3.5 (양호)
		450 MHz	7.4 (양호)	6.1 (양호)	6.3 (양호)	6.8 (양호)	7.5 (양호)
		1800 MHz	13.4 (양호)	15.3(양호)	15.6 (양호)	16.5 (양호)	17.1 (양호)
		2400 MHz	15.6 (양호)	17.2(양호)	17.5 (양호)	18.7 (양호)	21.2 (불량)
	결합손실 (dB)	140 MHz	84(불량)	82(불량)	81(불량)	79(양호)	78(양호)
		450 MHz	88(불량)	86(불량)	85(불량)	83(불량)	82(불량)
		1800 MHz	95(불량)	88(불량)	87(불량)	85(불량)	85(불량)
		2400 MHz	95(불량)	88(불량)	87(불량)	86(불량)	87(불량)

[표 2]

실시예 2
슬롯규격	기준슬롯크기	11.3㎟
슬롯규격	편차비율 (주방사지점:반대방향)		0.7:1	1:1	1.2:1	1.4:1	1.5:1
전 기 적 특 성	감쇄량 (dB/100m)	150 MHz	2.7 (양호)	3.1 (양호)	3.5 (양호)	3.3 (양호)	3.7 (양호)
		450 MHz	7.8 (양호)	6.8 (양호)	7.7 (양호)	8.0 (양호)	8.9 (양호)
		1800 MHz	14.1 (양호)	16.0 (양호)	16.2 (양호)	16.5 (양호)	19.1 (불량)
		2400 MHz	15.8 (양호)	17.9(양호)	17.8 (양호)	18.2 (양호)	21.2 (불량)
	결합손실 (dB)	140 MHz	82(불량)	81(불량)	78(양호)	72(양호)	68(양호)
		450 MHz	85(불량)	83(불량)	79(양호)	74(양호)	72(양호)
		1800 MHz	94(불량)	83(불량)	81(불량)	81(불량)	79(불량)
		2400 MHz	95(불량)	88(불량)	85(불량)	83(불량)	81(불량)

[표 3]

실시예 3
슬롯규격	기준슬롯크기	12.1㎟
슬롯규격	편차비율 (주방사지점:반대방향)		0.7:1	1:1	1.2:1	1.4:1	1.5:1
전 기 적 특 성	감쇄량 (dB/100m)	150 MHz	2.9(양호)	3.1 (양호)	3.3 (양호)	3.4 (양호)	3.8 (양호)
		450 MHz	8.1(양호)	8.4 (양호)	8.6 (양호)	8.5 (양호)	9.0 (양호)
		1800 MHz	16.5(양호)	16.9 (양호)	17.2 (양호)	17.3 (양호)	18.9 (불량)
		2400 MHz	17.8(양호)	18.0 (양호)	18.7 (양호)	18.9 (양호)	23.2 (불량)
	결합손실 (dB)	140 MHz	81(불량)	75(양호)	74(양호)	62(양호)	73(양호)
		450 MHz	82(불량)	76(양호)	74(양호)	64(양호)	81(불량)
		1800 MHz	86(불량)	81(불량)	81(불량)	71(양호)	78(양호)
		2400 MHz	89(불량)	81(불량)	82(불량)	74(양호)	87(불량)

[표 4]

실시예 4
슬롯규격	기준슬롯크기	13.2㎟
슬롯규격	편차비율 (주방사지점:반대방향)		0.7:1	1:1	1.2:1	1.4:1	1.5:1
전 기 적 특 성	감쇄량 (dB/100m)	150 MHz	2.9(양호)	3.5 (양호)	3.8 (양호)	5.1 (불량	5.6 (불량)
		450 MHz	8.3(양호)	8.4 (양호)	9.4 (불량)	10.1 (불량)	13.3 (불량)
		1800 MHz	16.8(양호)	17.2 (양호)	21.1 (불량)	25.3 (불량)	26.7 (불량)
		2400 MHz	18.2(양호)	18.6 (양호)	25.0 (불량)	27.3 (불량)	30.1 (불량)
	결합손실 (dB)	140 MHz	71(양호)	75(양호)	81(불량)	83(불량)	85(불량)
		450 MHz	73(양호)	75(양호)	83(불량)	83(불량)	85(불량)
		1800 MHz	81(불량)	76(양호)	81(불량)	85(불량)	85(불량)
		2400 MHz	95(불량)	78(양호)	85(불량)	87(불량)	83(불량)

한편, 상기 방사슬롯(13-1)의 면적이 12.3㎟ 이상인 경우 상기 동축케이블이 굴곡되는 과정에서 파손의 우려가 있는 반면, 면적이 11.9㎟ 이하인 경우 감쇄량은 작아지지만 결합손실이 증가하여 원하는 전파전달특성을 얻기 어려우므로, 그 면적 을 12.1±0.2㎟로 한정하였다.

또한, 실시예 1 내지 4의 결과에 의해, 상기 방사슬롯(13-1)들간의 간격을 5.0±0.7㎜의 범위로 세팅함이 바람직함을 알 수 있었고, 그 이유는 상기 결합손실과 상기 감쇄량에 대한 전기적 특성과 기계적 특성을 동시에 만족할 수 있는 간격이기 때문이다.

즉, 방사슬롯(13-1)간의 간격이 4.3㎜ 이하인 경우 결합손실이 감소하지만 감쇄량이 증가하는 반면, 간격이 5.7㎜ 이상인 경우 감쇄량이 감소하지만 결합손실이 증가하므로, 상기 방사슬롯(13-1)의 간격이 5.0±0.7㎜의 범위를 벗어나는 경우 상기 임피던스나 감쇄량이나 결합손실 중 적어도 어느 하나가 실시예1 내지 4와 같이 불량이 발생하는 것을 알 수 있기 때문이다.

또한, 상기 동축케이블(10)에 상기 방사슬롯(13-1)을 형성하는 과정에서, 주방사지점에 위치하는 방사슬롯(A)과, 상기 주방사지점의 반대방향에 위치하는 방사슬롯(B)을 면적비로 1.4±0.05:1의 비율로 형성한 결과, 표 1 내지 4에서와 같이 상기 감쇄량 및 결합손실이 대체로 양호함을 알 수 있었다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 동축케이블(10)을 구성하려는 경우, 상기 중심도체(11)의 소재를 케이블직경에 따라 동복 알루미늄선이나 동파이프로 형성하고 상기 중심도체(11)에 상기 절연체(12)를 발포하여 형성한다.

그런 다음, 상기 외부도체(13)에 180°방향으로 다수개의 방사슬롯(13-1)들 형성한 다음, 상기 절연체(12)에 상기 외부도체(13)와 자켓층(14)을 순차적으로 감싸 상기 동축케이블(10)을 제조한다.

이렇게 하면, 상기 동축케이블(10)에 신호 전압이 인가되는 경우, 상기 중심도체(11)에 의해 고주파신호가 전송됨은 물론 상기 외부도체(13)의 방사슬롯(13-1)에 의해 전자기파가 방사되는 것이다.

게다가, 상기 외부도체(13)가 알루미늄소재로 성형된 상태로서 종래 구리의 경우보다 경량화된 상태이므로, 상기 동축케이블(10)의 포설작업에 따른 편리성이 향상됨은 물론 제조비가 절감된다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 특허청구범위가 해석되어야 할 것이며, 특히 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능해지는 것은 당연한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 동축케이블의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 동축케이블의 정단면도,

도 3은 본 발명에 따른 동축케이블의 측단면도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 동축케이블 11 : 중심도체

11-1 : 구리피막 12 : 절연체

12-1 : 코팅액 13 : 외부도체
13-1 : 방사슬롯 14 : 자켓층

Claims

고주파신호를 전송하는 중심도체(11)와;

상기 중심도체(11)의 둘레면에 발포되어 절연기능을 수행하는 절연체(12);

상기 절연체(12)의 둘레면에 감싸지면서 그 둘레면에 다수개의 방사슬롯(13-1)이 형성된 외부도체(13); 및

상기 외부도체(13)에 감싸져 부식을 방지하는 자켓층(14);

을 포함하며;

상기 외부도체(13)가 알루미늄소재로 성형되고, 상기 방사슬롯(13-1)이

5.0±0.7㎜의 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 외부도체(13)는,

알루미늄 테이프를 파이프 형태로 권취하고 그 접합부분을 용접하여 길이방향을 따라 주름진 형상을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 중심도체(11)는,

그 외경이 4.8±0.1㎜인 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 중심도체(11)는,

동복 알루미늄선 또는 동파이프 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 절연체(12)는,

그 외경이 12.3±0.2㎜인 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 방사슬롯(13-1)은,

그 면적이 12.1±0.2㎟인 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 절연체(12)는,

그 둘레면에 상기 외부도체(13)와의 접착을 유도함은 물론 습기의 유입을 차단하는 코팅액(12-1)이 도포된 것을 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.
제 1항에 있어서, 상기 방사슬롯(13-1)은,

주방사지점에 위치하는 방사슬롯(A)과, 상기 주방사지점의 반대방향에 위치하는 방사슬롯(B)이 면적비로 1.4±0.05:1의 크기로 형성된 특징으로 하는 실내매설용 세경 방사 동축케이블.