KR20190132359A - 임피던스 맞춤 연결 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연결 장치(20)에 관한 것으로서, 상기 연결 장치는: 제 1 스탠더드에 따라서 구성된 소켓 동체(21)로서, 중공형이고 장비의 탑재 제품의 패널에 고정되도록 되어 있는 소켓 동체(21); 소켓 동체 안에 고정되게 수용된 외부 커넥터(22)로서, 상이하고 강건성이 적은 제 2 스탠더드에 따라서 형성된 외부 커넥터(22); 외부 커넥터(22)에 연결된 내부 커넥터(23); 소켓 동체(21) 안에 적어도 부분적으로 수용되고 연성 임피던스 맞춤(flexible impedance matching)이 이루어진 천이부(24,25,25')로서, 외부 커넥터와 내부 커넥터 사이에 배치되어, 작동시에 내부 커넥터와 외부 커넥터 사이에서 통과하는 라인들의 임피던스를 맞추도록 구성되는, 연성 임피던스 맞춤 천이부(24,25,25');를 포함한다.

Description

임피던스 맞춤 연결 장치
본 발명은 휴대용 컴퓨터 또는 태블릿 유형의 공공 터미널에 직접적으로 요구되는 (항공 또는 군용 유형의) 강건성 스탠더드(robustness standards)를 받는 장비 제품의 고속 버스(USB3.0, Eth10Gb, DVI,등)를 위한 보조 인터페이스의 연결을 위한 연결 장치에 관한 것이다.
장비의 탑재 제품은 통상적으로 상업적인 스탠더드 플러그로 끝나는 케이블이 설치된 컴퓨터 또는 비 경화 주변 장치(non-hardened peripheral)로부터 사용자가 많은 양의 데이터를 로딩 또는 언로딩(unloading)할 수 있게 하는 고속 버스(fast bus) (USB3.0, Eth10Gb, DVI,... )를 위한 전기 인터페이스를 포함한다.
필요에 따라서, 탑재 장비는 항공 또는 군사용으로 검증되어야 하며, 그것의 커넥터 소켓은 강건해야만 하고(기계적인 강건성 및 전자기적인 강건성을 가지고), (습기에 대하여) 밀폐 밀봉되어야 한다.
탑재 장비의 제한에 대한 호환성(compatibility) 및 신호의 완전성(integrity)을 유지하면서, 동축 접촉부(coaxial contacts) 또는 <<쿼드락스(quadrax)>> 상의 고 대역폭 신호를 송신하는, 군사용 및 항공 범위(예를 들어, MIL-DTL- 38999)의 연결 장치들이 공지되어 있다.
그러나, 상업적인 커넥터(USB, eSATA, DVI, HDMI, Ethernet...)를 가지는 유닛과 쿼드락스 또는 동축에 기초한 연결 장치 사이의 특정한 케이블이 필요하다. 도 1 은 그러한 연결 장치(100)를 도시하는데, 그것의 이더넷 케이블(Ethernet cable)은 상업적인 PC 에 연결된다.
파티션 벽(partition wall)을 통하여 상업적인 스탠더드 소켓을 처리한 밀봉 소켓들이 공지되어 있지만, 이러한 경우에 장비로의 내부 링크는 검증 요건(certification requirements)에 부합되지 않는 케이블 및 플러그를 포함한다. 도 2 는 (여기에서 USB 케이블인) 내부 케이블(300)을 가진 연결 장치(100')를 도시한다.
본 발명의 목적은 연결 장치를 제공하는 것으로서, 항공, 군사 또는 등가의 스탠더드에 따라서 증명된 소켓 안에 삽입되는 컴퓨터 하드웨어(USB, eSATA, DVI, HDMI, Ethernet, ...)의 현재의 상업용 스탠더드에 상기 연결 장치의 외부 전기 인터페이스가 맞춰진다. 본 발명은 상기 연결 장치를 전자 회로에 연결하는 내부 천이부(internal transition)가 고 대역폭(high bandwidth)에서 강건성(robustness) 및 임피던스 맞춤(impedance-matching)을 가질 수 있게 한다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은,
제 1 스탠더드에 따라서 구성된 소켓 동체로서, 중공형이고 장비의 탑재 제품의 패널에 고정되도록 되어 있는 소켓 동체;
소켓 동체 안에 수용되어 고정된 외부 커넥터로서, 상이하고 강건성이 적은 제 2 스탠더드에 따라서 형성된 외부 커넥터;
외부 커넥터에 연결된 내부 커넥터;
소켓 동체 안에 적어도 부분적으로 수용되고 연성 임피던스 맞춤(impedance matching)이 이루어진 천이부로서, 외부 커넥터와 내부 커넥터 사이에 배치되어, 작동시에 내부 커넥터와 외부 커넥터 사이에서 천이(transiting)하는 라인들의 임피던스를 맞추도록 구성되는, 연성 임피던스 맞춤 천이부;를 포함하는 연결 장치를 제안한다.
본 발명은 유리하게는 다음의 특성들에 의해서 구현되며, 상기 특성들은 단일로 취해지거나 또는 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 취해진다:
구성된 천이부(transition)는 외부 커넥터를 지원하는 제 1 인쇄 회로와 내부 커넥터를 지원하는 제 2 인쇄 회로를 연결하는 연성 회로(flexible circuit)를 포함한다;
연결 장치는 지지 플레이트를 포함하며, 외부 커넥터를 지원하는 제 1 인쇄 회로는 상기 지지 플레이트상에 고정된다;
연결 장치는 외부 커넥터를 감싸는 실린더를 포함한다;
내부 커넥터 및/또는 외부 커넥터는 제 1 인쇄 회로 및/또는 제 2 인쇄 회로상에 각각 고정된다;
실린더는 수지(resin)와 같은 응고된 물질에 의해 구성된다;
소켓 동체는 스탠더드 MIL-DTL-38999, MIL-DTL-22992, MIL-DTL-26482 과 호환(compatible)된다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점들은 순수하게 예시적이고 비제한적인 다음의 설명으로부터 나올 것이며, 이것은 이미 설명된 도 1 및 도 2 가 아닌 첨부된 도면들과 관련하여 고려되어야 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 장치의 용도를 도시한다.
도 4 내지 도 16 은 본 발명에 따른 장치를 도시한다.
도 17 내지 도 22 는 탑재 장비의 카드에 연결된 본 발명의 연결 장치를 도시한다.
모든 도면들에서, 유사한 요소들은 동일한 도면 번호를 가진다.
도 3 은 상업적인 휴대용 컴퓨터 유형의 터미널(1)을 도시하며, (터미널은 주변 장치에 연결되도록 적합화된 태블릿, 스마트폰 또는 그 어떤 다른 터미널일 수도 있다), 이것은 상업적인 케이블(3)을 통하여 탑재 유형(onboard type)의 장비(2) 제품(item)에 연결될 수 있다. 그러한 케이블(3)은 현재의 공공 스탠더드(public standard)의 플러그(plug)를 포함한다 (도 1 에서 USB 스탠더드의 플러그).
케이블(3)은 도 2 내지 도 16 에 도시된 장치(20)에 의하여 장비(2)의 패널의 전방면을 통해 접근할 수 있는 외부 커넥터를 통해 장비(2)에 연결된다.
연결 장치(20)는 제 1 스탠더드를 따라서 적합화된(qualified) 소켓 동체(21)를 포함한다. 제 1 스탠더드는 예를 들어 스탠더드 MIL-DTL-38999, 스탠더드 MIL-DTL-22992, 스탠더드 MIL-DTL-26482 또는 보다 일반적으로는 혹독한 환경(특히, 항공, 국방 또는 우주 환경)에 적합화된 임의의 스탠더드이다.
도 22 는 제 1 스탠더드에 따라서 구성된 커넥터를 도시하며, 이것은 통상적으로 접촉부(210')를 수용하는 실린더형 소켓 동체(21)를 포함하는데, 소켓 동체는 완전체(complete)로서 알려진 커넥터를 형성한다.
소켓 동체(21)는, 그것의 표준에 의해 제공된 혹독한 환경을 지원하도록 튼튼하고 불침투성으로 구성된다는 점에서 특히 적합화된다.
국내 환경에서 공중 사용(public use)을 위해 잠재적으로 의도된, 제 2 의 상업적인 스탠더드에 따라서 구성된 외부 커넥터(22)를 포함하는 조립체(210)는 소켓 동체(21) 내부에 수용되고, 이후에 설명될 기계적 인터페이스(mechanical interface)에 의해 유지되는데, 이것은 스탠더드에 의해 정의되지 않은 것이다.
그러나, 외부 커넥터(22)는 적합화(qualified)되지 않는다. 즉, 접촉부들이 없는(즉, 중공형이고 비어 있는) 소켓 동체는 상업적인 커넥터(22)를 하우징하도록 가정된다 (또한 소켓 동체 및 접촉부들을 포함한다). 접촉부(210')들은 외부 커넥터(22)를 포함하는 조립체(210)를 위한 공간을 남긴다.
내부 커넥터(23)는 외부 커넥터(22)에 연결된다.
도면에 도시된 바와 같이, 비 제한적인 예로서, 외부 커넥터(22)는 USB 유형이다.
내부 커넥터(23)는 장비(2)의 카드(card)에 연결된다.
도 17 내지 도 21 은 장비(2)의 카드(29)에 연결된 내부 커넥터(23)를 도시한다.
또한, 장치(20)는 외부 커넥터(22)와 내부 커넥터(23) 사이의 임피던스 맞춤 천이부(impedance-matched transition, 24, 25, 25')를 포함하며, 이것은 작동시에 내부 커넥터(23)와 외부 커넥터(22) 사이에서 천이하는 라인들(lines)의 임피던스에 적합화되도록 구성된다. 적합화된 천이부(24,25,25')는 바람직스럽게는 소켓 동체 안에 적어도 부분적으로 수용된다.
장점으로서, 적합화된 천이부(adapted transition, 24,25,25')는 연성 회로(flexible circuit, 24)를 포함하며, 이것은 외부 커넥터(22)를 지원하는 제 1 인쇄 회로(25) 및 내부 커넥터(23)를 지원하는 제 2 인쇄 회로(25')를 제어된 임피던스의 라인에 의하여 연결한다. 연결 장치에서 라인 임피던스(line impedance)의 궤적을 따라서 라인 임피던스를 중시함으로써 신호 전송의 연속성을 보장하는 것은 상기 요소들(연성 회로, 인쇄 회로)의 시리즈 연결(series connection)이다.
인쇄 회로(25-25')들은 전자기적 호환성(electromagnetic compatibility)을 위한 보호(shielding)를 보장하도록 접지 평면들로 에칭될 수 있다. 유사하게는, 이러한 회로상에서, 필터링 기능(filtering function) 및/또는 커넥터와 연성 회로 사이 천이의 임피던스 맞춤을 수행하는 인쇄부들이 에칭될 수 있다.
내부 커넥터(23)는 제 2 인쇄 회로(25')에 용접되며, 이것은 내부 커넥터가 공공의 포맷(format)에 따라서 외부 커넥터(22)보다 작은 크기로 선택될 수 있다. 사실상, 인쇄 회로를 사용하는 것은 2 개의 인접한 접촉부들 사이에서 (250 마이크로미터 정도의) 매우 낮은 해상도를 허용한다.
커넥터(23)는 스크류(291)들에 의해서 장비 카드(29)에 튼튼하게 연결될 수 있는데, 스크류들은 탑재물의 제한에 응답하는 기계적인 유지를 보장함으로써 커넥터(23)를 카드에 고정한다.
연성 회로는 예를 들어 다층 평탄 케이블(multilayer flat cable)(예를 들어, 단부들에서 에폭시의 층들에서 취해진 폴리아미드의 층들)에 의해 연결된 2 개의 단단한 단부들을 포함하는 단일 전자 회로(인쇄 회로 25,25')이다. 평탄 케이블에 의해 연장된 인쇄 회로의 기술은 최소의 천이 파열(transition rupture)로써 임피던스의 항상성(impedance constancy)을 보장한다.
커넥터(23)는, 고속 버스(fast bus)(예를 들어, USB 3.0 드라이버)의 콘트롤러가 위치된, 탑재 카드(onboard card)로부터, 외부 커넥터까지, 넓은 통과 대역(pass band)에서의 임피던스 맞춤(impedance matching)을 중시한다.
제 1 인쇄 회로(25)는 지지 플레이트(26)상에 고정된다. 지지 플레이트(26)의 형태 및 치수들은 지지 플레이트가 (여기에서 4 개인) 스크류(28)에 의하여, 특히 고정 플레이트(211)상에서, 소켓 동체(21)에 고정되도록 이루어진다. 이러한 스크류(28)들은 연결 장치를 장비(2)의 전방면상에 고정시키기도 한다.
소켓 동체(21)는 고정 플레이트(211)에 의해 구성되며, 고정 플레이트로부터 튜브(212)가 연장된다. 외부 커넥터(22)는 튜브(212) 내부에 수용되며, 이것은 인쇄 회로(25) 및 지지 플레이트(26)에 의해 구성되는 솔리드 조립체(solid assembly)에 의해 유지된다. 지지 플레이트(26) 및 인쇄 회로(25) 조립체의 특정 형태는 외부 커넥터(22)의 단부를 튜브(211)의 개구의 레벨 및 중심에 위치시켜서, 이러한 방식으로 2 개의 스탠더드들중 그 어느 것에 의해서도 정의되지 않은 2 개의 상이한 스탠더드들 사이의 기계적인 맞춤(mechanical matching)을 구성한다.
실린더(27)는 조립체를 매우 튼튼하게 만들기 위하여 외부 커넥터(22)를 감쌀 수도 있어서 그것을 단단하게 유지하고 보호한다. 이것은 바람직스럽게는 절연 재료로 만들어질 것이다.
제 1 실시예에서, 실린더(27)는 2 개 부분(271,272)들에 의해 만들어지는데, 상기 2 개 부분(271, 272)들이 스크류(273)에 의해 함께 접합될 때 외부 커넥터(22)를 굳게 유지하기 위해서이다. 제 2 실시예에서, 커넥터의 단단한 시일(seal) 및 강건성(robustness)을 향상시키도록, 외부 커넥터(22)는 절연 및 저항성 수지(insulating and resistant resin)와 같은 냉간 경화 물질(cold-setting material)에 매립되며, 상기 물질은 실린더(27)를 단일체로써 구성하여 외부 커넥터(22)를 코팅한다.
연성 회로(24)를 제 위치에 유지하도록, 외부 회로는 예를 들어 유지 족편(holding foot, 29)에 의해 지지 플레이트(26)에 고정되는데, 유지 족편은 (여기에서 2 개의 스크류(291)인) 스크류(291)들에 의하여 지지 플레이트(26)에 스크류 결합된다.
연결 장치를 보호하기 위하여 연결 장치는 포착 정지부(captive stopper)를 포함하며(미도시), 이것은 상기 목적을 위하여 나사화된 소켓 동체(21)의 튜브(212) 외측의 부분으로 스크류 결합된다. 소켓 동체(21)가 응답하는 제 1 강건성 스탠더드(robust standard)의 부분을 형성하는 스토퍼(stopper)는 미사용시의 외부 커넥터(22)를 보호한다. 상기 스토퍼는 사용자가 유닛을 외부 커넥터(22)에 연결하기를 희망하는 즉시 철회되며, 다음에 외부 커넥터에 접근할 수 있다.
1. 터미널 3. 상업용 케이블
20. 연결 장치 21. 동체
22. 외부 커넥터 23. 내부 커넥터

Claims (7)

  1. 제 1 스탠더드에 따라서 구성된 소켓 동체(21)로서, 장비의 탑재 제품의 패널에 고정되도록 되어 있는 중공형의 소켓 동체(21)　;
    소켓 동체(21) 안에 수용되어 고정된 외부 커넥터(22)로서, 상이하고 강건성이 적은 제 2 스탠더드에 따라서 형성된 외부 커넥터(22);
    외부 커넥터(22)에 연결된 내부 커넥터(23);
    소켓 동체(21) 안에 적어도 부분적으로 수용되고 연성 임피던스 맞춤(flexible impedance matching)이 이루어진 천이부(24,25,25')로서, 외부 커넥터(22)와 내부 커넥터(23) 사이에 배치되어, 작동시에 내부 커넥터(23)와 외부 커넥터(22) 사이에서 천이(transiting)하는 라인들의 임피던스를 맞추도록 구성되는, 연성 임피던스 맞춤 천이부(24,25,25');를 포함하는, 연결 장치(20).
  2. 제 1 항에 있어서, 연성 임피던스 맞춤이 이루어진 천이부는, 외부 커넥터를 지원하는 제 1 인쇄 회로(25) 및 내부 커넥터를 지원하는 제 2 인쇄 회로(25')를 연결하는 연성 회로(flexible circuit, 24)를 포함하는, 연결 장치(20).
  3. 제 2 항에 있어서, 외부 커넥터를 지원하는 제 1 인쇄 회로가 고정되는 지지 플레이트(26)를 포함하는, 연결 장치(20).
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 외부 커넥터(22)를 감싸는 실린더(27)를 포함하는, 연결 장치(20).
  5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 내부 커넥터 및/또는 외부 커넥터는 제 1 인쇄 회로(25) 및/또는 제 2 인쇄 회로(25')상에 각각 고정되는, 연결 장치(20).
  6. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 실린더(27)는 수지와 같은 응고된 재료로 구성되는, 연결 장치(20).
  7. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 소켓 동체는 스탠더드 MIL-DTL- 38999, MIL-DTL-22992, MIL-DTL-26482 과 호환되는(compatible), 연결 장치.

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