KR20110125922A - 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 동축케이블용 커넥터는, 동축케이블의 외부도체와 대응 장비의 접지부를 전기적으로 연결하기 위한 커넥터 본체; 상기 커넥터 본체 내부에 수용되고 상기 동축케이블의 내부도체와 연결되는 일단과 상기 대응 장비에 전기적으로 연결되는 타단을 구비한 내부 핀; 및 상기 내부 핀의 외면과 상기 커넥터 본체 내면 사이에 위치하여 상기 내부 핀과 상기 커넥터 본체를 절연시키는 유전체;를 포함하고, 상기 커넥터 본체는 상기 대응 장비와의 물리적 결합을 위해 그 내경이 변화되는 변경 영역이 존재하고, 상기 내부 핀은 상기 변경 영역에 대응되는 지점의 외주면의 외경이 상기 내경의 변화에 대응되게 변경되는 것을 특징으로 한다.

Description

임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터{Connector for coaxial cable having structure suitable for impedance matching}

본 발명은 동축케이블용 커넥터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공형 내부도체를 구비하는 동축케이블을 타 동축케이블과 연결된 타 커넥터, 계측기기, 구동기기, 제어기기 등과 같은 장비에 전기적으로 연결시킬 수 있는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터에 관한 것이다.

동축케이블은 신호전달의 매개체인 내부도체, 상기 내부도체를 감싸는 유전체, 상기 유전체를 감싸는 외부도체, 상기 외부도체를 감싸는 외피로 이루어진 케이블로서, 타 케이블에 비해 외부 전자기파에 의한 간섭에 매우 강하기 때문에 현재 여러 산업 분야에서 유용하게 사용되고 있다.

상기 동축케이블의 내부도체는 속이 꽉 찬 원기둥 형태 또는 중공이 형성된 원기둥 형태로 이루어질 수 있다. 중공이 형성되지 않은 형태의 내부도체는 동축케이블의 직경이 비교적 작은 경우에 사용되고, 중공이 형성된 형태의 내부도체는 동축케이블의 직경이 비교적 큰 경우에 사용된다. 또한, 상기 동축케이블의 외부도체는 주름이 형성되지 않은 민자형과 주름이 형성된 주름형으로 분류된다. 상기 민자형 외부도체를 구비하는 동축케이블은 제조가 용이하고 작은 직경으로 제조될 수 있는 반면, 상기 주름형 외부도체를 구비하는 동축케이블은 케이블의 굴곡 특성이 상대적으로 양호하다.

이와 같은 동축케이블은 특정 목적을 위해 타 동축케이블과 연결된 타 커넥터, 계측기기, 구동기기, 제어기기 등과 같은 장비에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 동축케이블은 길이의 연장을 위해 상기 타 커넥터와 연결될 수 있고, 품질 검사를 위해 상기 계측기기와 연결될 수 있으며, 상기 구동기기와 제어기기 간의 신호 전송을 위해 이들 기기와 연결될 수 있다.

상기 동축케이블을 상기 장비와 전기적으로 연결시킬 경우, 동축케이블용 커넥터가 사용된다. 상기 동축케이블용 커넥터는 중심도체의 유형에 따라 그 구성이 상이하기는 하나, 일반적으로 상기 중심도체와 상기 장비의 신호 송수신부(상기 장비가 타 동축케이블과 연결된 타 커넥터일 경우에는 타 동축케이블의 중심도체)를 전기적으로 연결하는 내부 핀과, 상기 외부도체와 상기 장비의 접지부(상기 장비가 타 동축케이블과 연결된 타 커넥터일 경우에는 타 동축케이블의 외부도체)를 전기적으로 연결하는 커넥터 본체와, 상기 내부 핀과 커넥터 본체 간을 전기적으로 절연시키는 절연체를 포함한다.

상기 동축케이블이 중공형 내부도체를 구비할 경우, 상기 동축케이블용 커넥터의 내부 핀은 직경이 고정된 원기둥 형태로 형성된다. 상기 동축케이블용 커넥터와 상기 동축케이블이 결합될 경우, 상기 내부 핀은 상기 내부도체의 내부로 부분 삽입되고, 상기 내부도체의 내부로 부분 삽입된 상기 내부 핀은 상기 내부도체의 내면과 접촉함으로써 상기 내부도체와 전기적으로 연결된다.

그런데, 동축케이블용 커넥터는 동축케이블과 결합되는 부분과 대응 장비(타 커넥터 또는 외부 장비)와 결합되는 부분에서 서로 상이한 내부 구조로 되어 있기 때문에 중간에 불연속 면이 존재하게 된다. 이러한 불연속 면은 커패시턴스 성분에 의해 임피던스가 낮아지게 되며, 이로 인해 동축케이블과 커넥터 간의 임피던스 매칭이 어긋나 신호의 반사를 초래하여 전기적 특성인 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)가 나빠지는 문제점이 있었다.

종래의 동축케이블용 커넥터에서는 상기한 임피던스 매칭의 문제점을 해결하기 위하여 내부 핀을 감싸는 절연체의 구조를 변경하여 절연체의 유전율을 조절하는 방법이 사용되었다. 그러나, 이러한 방법은 내부 핀 주위에 형성된 전기/자기장의 형상에 왜곡을 가져올 수 있고 이로 인해 커넥터의 전기적 특성이 나빠질 수 있었다. 또한, 유전체의 경우 가공 정밀성을 높이는데 어려움이 있어 제조상의 어려움과 임피던스 매칭의 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 동축케이블용 커넥터의 내부 핀의 구조를 개선하여 커넥터 내부의 불연속 면에서의 임피던스 매칭 특성을 향상시킬 수 있는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터는, 동축케이블의 외부도체와 대응 장비의 접지부를 전기적으로 연결하기 위한 커넥터 본체; 상기 커넥터 본체 내부에 수용되고 상기 동축케이블의 내부도체와 연결되는 일단과 상기 대응 장비에 전기적으로 연결되는 타단을 구비한 내부 핀; 및 상기 내부 핀의 외면과 상기 커넥터 본체 내면 사이에 위치하여 상기 내부 핀과 상기 커넥터 본체를 절연시키는 유전체;를 포함하고, 상기 커넥터 본체는 상기 대응 장비와의 물리적 결합을 위해 그 내경이 변화되는 변경 영역이 존재하고, 상기 내부 핀은 상기 변경 영역에 대응되는 지점의 외주면의 외경이 상기 내경의 변화에 대응되게 변경되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 변경 영역은 커넥터 본체의 내경이 축소되는 영역이며, 이 경우, 상기 변경 영역에 대응하는 내부 핀의 외주면에 요(凹)형 홈이 형성된다.

바람직하게, 상기 변경 영역은 커넥터 본체의 내경이 확대되는 영역이며, 이 경우, 상기 변경 영역에 대응하는 내부 핀의 외주면에 철(凸)형 돌기가 형성된다.

본 발명에 따르면, 동축케이블용 커넥터의 내부 핀의 구조를 개선함으로써, 커넥터 내부의 불연속 면에서의 임피던스 매칭 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 종래의 유전체 가공을 배제할 수 있기 때문에 작업시간이 단축되고 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 유전체 가공에 비해 내부 핀의 가공 정밀성이 높기 때문에 보다 정확한 임피던스 매칭이 가능하고, 양산 재현성이 우수한 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터의 구성을 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터의 구성을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 동축케이블용 커넥터(100)는 커넥터 본체(110), 내부 핀(120) 및 유전체(130)를 포함한다.

상기 커넥터 본체(110)는 커넥터(100)의 전체 외관을 형성하고, 동축케이블(200)의 외부도체(210)와 대응 장비의 접지부를 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 내부에 상기 내부 핀(120)과 유전체(130)를 수용하고 도전성 물질로 형성된다. 여기서, 대응 장비는 타 동축케이블과 연결된 타 커넥터, 계측기기, 구동기기, 제어기기 등과 같이 상기 동축케이블(200)과 전기적으로 연결될 수 있는 장비를 의미한다.

상기 커넥터 본체(110)는 상기 대응 장비와의 결합을 위한 변경된 구조를 갖는다. 즉, 상기 커넥터 본체(110)는 상기 동축케이블(200)을 수용하는 부분과 대응 장비와 결합되는 부분의 크기 차이로 인해 커넥터 본체(110)와 대응 장비가 결합되는 부분(A)의 내경이 축소 또는 확대되는 구조를 갖게 된다. 이러한 구조에서는 커넥터 본체(110)의 구조가 변경되는 지점(A)에서 커넥터 본체(110)의 내경 차이로 인한 임피던스 불연속 특성이 나타나게 된다.

상기 내부 핀(120)은 상기 동축케이블(200)의 중공형 내부도체(220)와 대응 장비의 신호 송/수신부를 전기적으로 연결하기 위한 것으로서, 동축케이블(200)과의 결합시 일단이 상기 내부도체(220) 내부에 삽입되고, 대응 장비와의 결합시 타단이 상기 송/수신부와 전기적으로 연결된 중공형 도체의 내부로 삽입되어 상기 도체의 내면과 접촉한다.

본 발명에서는 상기 커넥터 본체(110)의 임피던스 불연속 특성을 보상하기 위해 상기 내부 핀(120)의 구조를 개선하여 임피던스 매칭 특성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 내부 핀(120)은 상기 커넥터 본체(110)의 구조가 변경되는 지점(A)에서 내부 핀(120) 외주면의 외경이 부분적으로 변경되는 부분(B)이 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 커넥터 본체(110)의 내경이 축소되는 부분(A)에서 상기 내부 핀(120)의 외주면에는 요(凹)형 홈(121)이 형성된다. 이는 커넥터 본체(110)의 내경이 축소되는 부분(A)에서 발생되는 커패시턴스 성분을 이 지점에 위치한 상기 요(凹)형 홈(121)을 통해 제거함으로써, 임피던스 불연속 특성을 보상하여 임피던스 매칭 특성을 향상시킨다.

한편, 도 1에서는 상기 내부 핀(120)의 외주면에 요(凹)형 홈(121)이 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 상기 커넥터 본체(110)의 내경이 확대되는 경우에는 상기 내부 핀(120)의 외주면에 철(凸)형 돌기(미도시)가 형성될 수도 있음은 물론이다.

보다 구체적으로, 상기 동축케이블용 커넥터(100)의 임피던스 특성은 하기 수학식 1과 같이 정의된다.

여기서, a는 내부 핀의 외경을, b는 커넥터 본체의 내경을 각각 나타내며, ε_r은 유전체의 유전율을 나타낸다.

상기 수학식 1을 참조하면, 상기 동축케이블용 커넥터(100)의 임피던스 특성은 상기 커넥터 본체(110)의 내경이 변화되기 이전에는 임피던스 특성이 유지되었다가, 상기 커넥터 본체(110)의 내경이 변화됨에 따라 임피던스 특성이 변화될 수 있는데 이때, 상기 커넥터 본체(110) 내경의 변화량에 비례하여 상기 내부 핀(120)의 외경을 부분적으로 변경함으로써 임피던스 특성을 일정하게 해줄 수 있다. 상기 내부 핀(120)의 외경이 부분적으로 변경되었다가 다시 이전의 외경으로 돌아가는 구간에서는 커넥터 본체(110)의 유전율이 공간 유전율로 변경되기 때문에 임피던스 특성에는 큰 영향을 미치지 않게 된다. 즉, 동축케이블용 커넥터(100)의 임피던스 불연속 특성의 보상은 상기 내부 핀(120)의 외경이 변경된 부분의 크기를 상기 커넥터 본체(110)의 내경 변화에 대응되게 조절함으로써 이룰 수 있게 된다.

상기 유전체(130)는 상기 내부 핀(120)의 외면과 상기 커넥터 본체(110)의 내면 사이에 위치하여 상기 내부 핀(120)과 상기 커넥터 본체(110)를 절연시키는 역할을 수행한다. 상기 내부 핀(120)은 상기 유전체(130)에 꽉 끼이도록 삽입됨으로써 고정되고 상기 유전체(130)는 상기 커넥터 본체(110)에 꽉 끼이도록 삽입됨으로써 고정된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 동축케이블용 커넥터 200 : 동축케이블
110 : 커넥터 본체 210 : 외부도체
120 : 내부 핀 220 : 내부도체
130 : 유전체

Claims (5)

1. 동축케이블의 외부도체와 대응 장비의 접지부를 전기적으로 연결하기 위한 커넥터 본체;
   상기 커넥터 본체 내부에 수용되고 상기 동축케이블의 내부도체와 연결되는 일단과 상기 대응 장비에 전기적으로 연결되는 타단을 구비한 내부 핀; 및
   상기 내부 핀의 외면과 상기 커넥터 본체 내면 사이에 위치하여 상기 내부 핀과 상기 커넥터 본체를 절연시키는 유전체;를 포함하고,
   상기 커넥터 본체는 상기 대응 장비와의 물리적 결합을 위해 그 내경이 변화되는 변경 영역이 존재하고, 상기 내부 핀은 상기 변경 영역에 대응되는 지점의 외주면의 외경이 상기 내경의 변화에 대응되게 변경되는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변경 영역은 커넥터 본체의 내경이 축소되는 영역인 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 변경 영역에 대응하는 내부 핀의 외주면에 요(凹)형 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 변경 영역은 커넥터 본체의 내경이 확대되는 영역인 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 변경 영역에 대응하는 내부 핀의 외주면에 철(凸)형 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭에 적합한 구조를 갖는 동축케이블용 커넥터.

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