KR820002125B1 - 두 부분(dual section)으로 된 분포변수 지연선(distributed parameter Delay line) - Google Patents

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Description

두 부분(dual section)으로 된 분포변수 지연선(distributed parameter Delay line)

제1도는 동일하게 시계방향으로 감은 연속코일을 병렬로 배치한 두 분포변수 지연선 부분을 가진 본 발명에 의한 지연선을 나타낸 것이며,

제2도는 신호원(Signal source)과 부하간에 접속한 제1도 지연선의 회로도를 나타내며,

제3도는 서로 다르게 시계방향과 반대방향으로 감은 두 연속 코일을 설치하고, 그 코일의 끝과 끝을 연결하여 배치한 두 분포변수 지연선을 가진 본 발명의 다른 지연선을 나타내고,

제4도는 신호원과 부하 사이에 접속한 제3도의 지연선 회로도를 나타내며,

제5도는 두 지연선 부분을 보이기 위하여 외부 포장부분을 절단한 본 발명의 하나의 포장 지연선을 나타내며,

제6도는 두 지연선 부분을 보이기 위하여 외부 포장부분을 절단한 본 발명의 또 하나의 포장지연선을 나타내며,

제7,8 및 9도는 각각 그 길이방향에 따라 가늘게 째어 갈라 원통형 표면상에 코팅하는 도전성 "접지면"의 전체형상을 나타내게 하기 위해서 평면으로 한 본 발명의 3개의 원통상 지연선 심봉(delay line mandrel)을 보인 것이며,

제10도는 본 발명의 또 다른 심봉을 나타낸 측면도이며,

제11도는 제10도 심봉의 우측 단면도(端面圖)이고,

제12도는 제10도 및 제11도의 심봉상에 형성된 분포변수 지연선 부분의 측면도이며,

제13도는 제12도 타입의 두 지연선 부분으르 된 지연선 외측면도이고,

제14도는 제13도 지연선의 좌측단면도(端面圖)이며,]

제15도는 제13도 지연산의 회로도이다.

본 발명은 칼라 TV수신기의 휘도신호(luminance signal)를 지연시키기 위한 전자 지연선(electromagnetic delay line)에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 말하면 두 부분으로 된 분포 변수 지연선(distri futed paramter delay 1ine)에 관한 것이다.

칼라 TV 수신회로에 있어서, 휘도신호의 대표적인 것으로는 1미크로초(micro second)보다 조금 짧은 지연을 주어 수상관(picture tube)에 휘도신호가 색도신호(chrominance signal)와 동시에 도착하도록 하여야만 하였다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 대단히 많은 여러 종류의 집중변수(lumped paraneter) 또는 분포변수(distributed parameter) 지연선을 종래 부터 사용하였다.

그러내, 최근 TV 수신기 내부에 비교적 큰 자계를 발생시키는 수신 회로부분에는 개량이 되고 있다.

예로서, 전력소비를 줄이기 위해 스위칭 모드(switching mode)로 동작하는 높은 전압 공급회로가 도입되었다.

이와 같은 고전압 공급회로는 그 출력 변압기가 35KHz의 기본 주파수로 전자 에너지를 방사한다. 칼라TV 수신기 내부에 표유자계(漂遊磁界, stray magnetic field)를 주는 또 하나의 공급원은 편향코일(deflection coil)이다.

이와 같은 코일에 대해서는 그 이전에 사용된 새들타임(saddle type)의 요우크(yoke)대신 토로이들 디플렉션 요우크(toroidal deflection yokes)를 이용하는 이른바 프리시죤 인라인(precision-in-line P. I. L.) 수상관을 사용하는 경향이 있다.

경험상으로 볼때 이 트로이들 요우크는 강한 표유자계를 발생한다.

이 자계신호는 일반적으로 약 15KHz의 기본 주파수를 가진다.

최근 칼라 TV 수신기 제조입자들은 강한 표유자계가 지연선에 불필요한 노이즈(noise) 전압을 유도시킨다는 것을 발견하었다.

또 이 자계에 의해 블랙레벨(black level)이 크게 변화하여 수신기 내부의 지연선의 관련부분이 영향을 받아 시동시에 튠업(Tune up)과 자계조정이 어려워지고 영상에 교란이 발생하여 수신기의 기능이 손상되는 결점이 있다.

어느 일부 제조업자는 차폐된 지연선(shie1d delay line)을 사용하기 시작하였다.

이 차폐재는 주위에 배치된 2편(片)의 페로 강자성체(ferro-magnetic materiaol)로 되어 있고 각 편은 서로 접속되어 수신기의 접지점에 접속되어 있다.

이와 같이 차폐된 지연선은 비용이 드는 이외에 차폐되지 않은 지연선에 비하여 치수가 크고 중량도 무겁다.

따라서, 본 발명의 목적은 위의 결점을 극복한 지연선 개량을 제공하는데 있다.

칼라 TV 수신기의 휘도 신호를 지연시키는 본 발명의 전자지연선은 거의 동일한 두 분포 변수 지연선 부분을 가진다.

각 지연선 부분은 원주상 심봉과 같이 단면적이 일정한 가느다란 심봉으로 되어 있다.

각 지연선부분의 심봉은 도전성 표면을 가지며 이 표면은 지연선 부분의 접지표면으로 사용된다. 균일하게 감은 코일은 접지표면에서 절연되고, 따라서 심봉의 축방향에 따라 접지표면에 대하여 연속적으로 분포된 용량을 가진다.

두 지연선부분의 양심봉의 접지표면은 서로 전기적으로 접속되고, 또 각 지연선부분의 코일단도 서로 접속되어 있다.

두 심봉의 축은 서로 평행하며 코일축 연장상에서 관찰할 경우 한쪽 코일에서 다른쪽 코일로 갈때 권회역전(winding reversal)이 관찰된다는 의미에서 한쪽 코일의 감은 방향이 다른쪽 코일의 감은방향과는 역으로 된다. 따라서, 심봉축에 평행한 자속을 가지며 그 크기가 서서히 변화하는 균일한 일방향 자계가 주어질때 서로 접속된 코일의 자유단 사이의 순전압(net Voltage)은 0으로 된다.

자계의 저주파 성분은 본 발명의 두 지연선 부분의 입력 또는 출력단에서 노이즈(noise) 전압을 거의 발생하지 않는다.

또, 지연선 주위에 거의 1의 투자율(nagnetic permeabi1ity)을 가진 금속차페(metal shield)를 함으로써 주위 자계의 고주파 성분이 지연선에 노이즈 전선을 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같은 비자성체의 금속차페와 두 지연선 부분 사이의 최소간격은 지연선 대역폭(band width)에 거의 저하를 초래함이 없이 코일 직경의 0.15배 정도로 작게 할 수 있다.

이하 첨부 도면에 따라 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도는 가장 바람직한 실시예의 하나로서 두 분포변수 지연선 부분(10) 및 (20)으로 구성되어 있다.

각 지연선 부분은 가는 절연성 심봉(11)(21)을 갖고 있으며, 그 표면에는 도전성 코팅(12)(22)이 이 도전성 코팅상에 절연성 필름(13)(23)을 설치하고 그 필름상에 연속해서 코일(14)(24)이 감겨져 있다.

도전성 코팅(12)(22)은 도선(25)에 의해 서로 접속되어 지연선에 대한 "접지면"으로서 작용한다.

코일(14)의 자유단(l4a)은 도선(26)에 의해 코일(24)의 자유단(24a)에 접속되어 있고, 이 두 코일은 직렬회로를 형성한다.

감겨진 코일(14)(또는 24)의 총권회는 동일한 간격으로 되어 있으며, 하부에 있는 코팅(12)(또는 22)에 대하여 동일한 분포용량을 가진다.

심봉(11) 및 (21)은 원주형상이 바람직하나, 균일한 단면적을 가진 다른 가는 형상, 예로서 평판과 같은 것을 사용할 수도 있다.

심봉(21)의 축(21a)은 심봉(1l)의 축(11a)과 평행하며, 양심봉은 병렬로 배치되어 있으나 떨어진 거리는 양코일의 상호 접속점 가까이에서 발생하는 반사를 최소화하도록 서로 떨어져 정해진다. 코일간의 간격은 각부분의 칫수나 형상, 예로서 코일의 종횡비(aspect ratio), 권선의 형상, 도전성코팅의 형상, 심봉의 형상과 재질등 구조적인 특징에 따라 의존되나 대표적으로는 코일직경의 약 1/5 정도이다.

양 지연선부분의 최적간격은 작은 간격을 가진 작은 지연선 팩 케이지(package)와 소요정도의 상호 유기결합(mutual inductive coupling)을 알맞게 균형시키도록 함으로써 실험적으로 결정되며, 이 적정량의 상호 유기결합은 양 지연선 부분의 상호 접속부 부근 코일의 L/C비의 감소를 보상하고 있음을 발견하였다.

제2도의 회로도에서, 코일(14)의 다른쪽 자유단(14b)이 지연선의 입력단자이며 또 코일(24)의 다른쪽 자유단(24b)은 출력단자이다.

직렬전원단자(28)를 가진 이상전압원(27)은 입력(14b)과 접지면 사이에 접속되어 있다. 부하 저항(29)은 지연선의 출력단자(24)와 접지면 사이에 접속되어 있다.

이들의 저항은 일반적으로 각각 지연선의 특정 임피던스와 같은 저항치로 선정되며 지연선에 따라 어느방향으로 나가는 신호가 이들 저항중 어느저항에 완전히 흡수되어 신호에 변형을 가져오는 반사가 일어내지 않도록 한다.

이와 같이 통상의 동작에 있어서 전압원(27)에서 발생하는 신호는 지연선을 통해 일정한 시간후, 즉 지연선 부분(10)(20)의 지연시간을 각각 T₁, T₂로 하면 T₁+T₂=2T₁으로 된 다음 부하 저항(29)에 도달한다. 하나의 측방향에 대하여 두 평행한 코일(14)(24)의 권회방향은 같이 동일하게 시계방향으로 된다는 것을 주목하여야 한다.

가변 진폭의 균일한 단방향 자계가 존재할 경우, 어느순간에 있어서 코일(10)에는 제2도에서 극성전압 Ei가 유기된다.

양코일의 권회방향은 동일하므로 코일(20)에도 동일한 유기전압 Ei가 유기되어 이 극성은 직렬 접속된코일(10)에 유기된 전압과 반대방향이며 따라서 지연선 양단전압은 0으로 된다.

본 발명의 실시에서 자계에 의한 소음(noise)을 제거하는 특징에 대하여 위에서 설명은 지연선상의 임의의 일점에 유기된 신호가 전압원 또는 부하에 이르기까지 유한시간을 요한다는 사실을 염두에 두어야 한다. 유기된 전압이 지연선의 지연시간(초) 역수의 약 0.06배 이하의 주파수 성분(Hz)을 가질 경우 지연선의 입력과 출력에는 거의 노이즈 전압이 나타나지 않는다.

컬러 TV 지연선의 지연시간은 대표적으로는 0.25 내지 1미크로초이므로 본 발명에 의한 TV용 지연선은 60KHz 이하의 주파수성분을 가진 노이즈 유기전압을 효과적으로 제거한다.

본 발명의 제2 실시예를 제3도에 도시한다.

두 개의 동일한 분포 변수 지연선부분(30)(40)은 가느다란 절연심봉(31), 그 심봉표면상의 도전성 코팅(32), 그 도전성 코팅을 덮는 절연성 필름(33), 그 필름상에서 심봉주위에 감은 연속코일(34)(44)로 형성되어 있다. .

따라서, 양 지면선 부분은 동일 축(31a), 즉 공축을 갖는다.

본 발명의 제1 실시예에서와 같이 두 코일은 도체링크(46)로 직렬로 접속되나 제1의 실시예와 다른 점은 하나의 축방향에 대하여 양코일은 서로 역방향으로 감겨져 있다는 점이다.

두 코일의 인접한 상호 접속단부 사이에는 어느정도의 공간(space)을 구성시키는 것이 바람직하다. 그 이유는 이들 단부에서 1권회당 인덕턴스(코일의 단위길이당 인덕턴스)가 반대방향으로 감은 코일사이의

인덕턴스 결합으로 크게 감소되기 때문이다. 전자 지연선상의 임의의 시그멘트(segment)에 있어서 특성있는 임피던스(zo)는 그 시그멘트의 인덕턴스와 그 시그멘트의 용량(Capacitance)(접지면에 대한)과의 비의 평방근과 동일하다.

따라서, 두 코일단부간의 스페이스가 작으면 그 부분에 있어서 특성 임피던스의 불연속이 발생한다.

이와 같은 불연속은 바람직하지 않은 신호변형을 일으킨다. 그러나 다음에 설명되는 바와 같이 실제로 인접한 코일단부 사이의 공간은 충분히 작게 할 수 있다.

그 이유는 지연선 전장에 걸쳐 거의 일정한 특정 임피던스 Zo를 갖도록 이 영역의 보상을 가능하게 하기 때문이다. 제3도의 지연선은 제4도와 같은 회로도를 나타낸다.

이상 신호전압원(47)은 전원저항(48)에 직렬로 나타내며 지연선 입력에 접속되어 있고 부하저항(49)은 지연선출력에 접속되어 있다.

위에서 설명한 바와 같이 스트레이(stray) 자계에 의해 두 코일 각각에는 동일한 크기의 유기전압 Ei가 나타난다.

이들 전압은 직렬 접속된 코일에서 서로 역극성이머 지연성의 양단에서는 노이즈 전압이 나타나지 않는다. 위에서 언급한 바와 같이 1.0미크로 초의 지연시간을 가진 본 발명의 지연선은 스위치 형태의 전력공급원과 P. I. L.(precision-in-line) 수상관을 가진 최근 TV 수상기에서 발생하는 저주파 노이즈를 충분히 억제한다.

그러나, 노이즈를 유도하는 스트레이 자계는 지연선의 지연시간보다 짧은 주기의 주파수성분을 가질때 노이즈 전압은 지연선의 입력과 출력에 나타나게 된다.

이것은 스트레이 자계가 "램프펄스(ramp pulse)"일 때, 즉 자계의 강도가 0에서 1로, 일정한 비율로 급격하게 변화하는 경우를 생각하면 이해할 수 있다.

이와 같은 자계펄스는 코일의 각 권회부에 스텝(step) 전압을 유기한다.

각 유기된 스텝전압은 서로 다른 시간이 경과된 후에 지연선단에 도달한다.

그 결과, 예로서 출력단에는 계단상의 상승하강부를 가진 그 저부가 지연선의 총 지연시간에 거의 같은 3각형에 근접되는 노이즈 펄스가 나타난다.

어떤 TV 수신기 시스템에서는 고주파 노이즈 펄스가 그 동작에 악영향을 주지 않는다.

그래서, 저주파자계에 의해 유기된 노이즈 펄스는 본 발명의 두 부분 지연선에 의해 억압될 수 있다. 그러나 고주파 노이즈가 시스템 작동에 악영향을 주는 TV 수신기에 있어서는 두 부분으로 된 지연선의 주요부분 주위에 간단한 엷은 금속실드(shield)를 구비함으로써 간단히 노이즈를 제거시킬수 있다.

더 구체적으로 말하면 이와 같은 도전성 실드는 알루미늄 또는 동등의 엷은 비자성 금속(0.15-0.5mm)으로 되어 지연선의 신호전송특성을 변화시키지 않고 실제로 코일 외경의 약 0.15배 정도로 설치할 수 있다.

이것과 비교하여 종래의 강자성체 실드는 지연선의 대역폭(band width) 감소를 피하기 위하여 그 지연선 부분에서 대략 한 코일직경의 스페이스를 두어 배치할 필요가 있다.

본 발명에서 이 실드와 코일간의 최저간격은 코일 외경의 약 0.6배 이하가 바람직하며, 그 결과 높은 효율의 콤팩트한 지연선 팩케이지(package)가 얻어진다.

위 제1도에 의해 설명한 종류의 두 부분으로 된 지연선이 제5도에서 고주파 알루미늄실드(50)를 가진 팩케이지로서 나타내고 있다.

두 분포변수 지연선부분(51) 및 (52)는 절연기체(base)(53)상에 병렬로 배치되어 있다. 두 지연선부분(51) 및 (52)의 인접코일단은 도체링크(link)(54)에 의해 서로 접속되어 있다.

접속핀(55)(56) 및 (57)은 각각 기체(53)를 통하여 연장되어 있고 지연선 팩케이지의 외부단자로서 사용된다. 지연선부분의 자유코일단(도시생략)은 접속핀(55)에 접속되고, 두 심봉의 접지면(도시생략)은 "접지" 접속핀(56)에, 지연선부분(52)의 자유코일단(58)은 접속핀(57)에 접속되어 있다.

제3도에 도시된 타입의 지연선은 제6도에서 관상 금속실드(60)를 가진 팩케이지로서 도시되어 있다.

두 분포 변수 지연선 부분(6l) 및 (62)는 공통원주상 심봉(63)상에 형성되어 있다.

이 심봉은 두 절연성 디스크(disc)(도면의 우측에 디스크(64)만을 도시) 사이에 공축으로 설치되어 있다. 이 심봉-디스코 조림체는 금속실드(60) 내부에 들어 있다. 이 지연선의 양코일의 인접단은 도체링크(65)로 서로 접속되어 있다.

지연선부분(61)의 자유외방코일단(66)은 좌측 디스크를 통하여 연장되어 있고, 심봉의 도전성 코팅 또는 접지면은 디스크(64)를 통하여 연장되는 도체리이드(lead)(67)에 접속되며, 지연선부분(62)의 자유 외방코일단(68)은 디스크(64)를 통하여 연장되고, 외방으로 연장되는 도체(66)(67)(68)는 지연선 팩케이지의 외부단자로서 사용된다.

제7도에서는 종래의 분포지연선에 사용되는 심봉(70) 표면상의 전도성 "접지면" 형상(pattern)이 대표적으로 도시되어 있어, 이 형상은 본 발명의 어느 지연선, 특히 제1도에서 보인 권회공간(space)이 넓은 코일을 가진 지연선에 적합하다.

이 형상은 축방향으로 연장되는 균일한 폭의 스트림(strip)(71)(72) 및 (73)을 가지며 슬롯트(slot)(75)가 설치된 링단자부(74)에 의해 접속되어 있다.

그러나, 조밀하게 감은 단층 또는 다층코일에 대해서는 코일중앙부에 비하여 코일단 부근에서 축방향으로 단위길이당 인덕턴스(증가분)가 극히 적어진다.

제7도의 접지면 형상에는 코일의 각부와 접지면의 용량이 코일에 따르는 모든 시그멘트에 있어서 거의 동일하다. 그 결과, 인덕턴스대 용량의 비가 코일단 부근에서 감소되어 여기서 특성 임피던스가 감소된다.

위에서 설명한 바와 같이 이것에 의해 지연선을 통과하는 신호에 변형이 발생하여 특히 본 발명의 두부분 지연선의 직렬 상호접속부에서 악화된다.

제8도에서 심봉(80) 표면은 또 축방향으로 연장되어 있는 스트림(81)(82)(83)으로 된 접지면 형상을 가지며, 각 스트립은 링부(84)에 의해 접속되어 있다.

슬롯트(75)(제7도), (85)(제8도)는 각 링부(74)(제7도)(84)(제8도)에 충분히 접근한 코일단에 대하여 단락된 권회변압기 효과를 피하도록 하기 위한 것이다.

제7도 및 제8도에서 축방향으로 분할된 심봉의 영역 A, B, C, D는 다음과 같이 이들 도면에 나타낸다. 영역 A는 접지면 단자영역에 상당하는 부분이며, 영역 B, C 및 D는 지연선의 코일을 지지하는 부분이다. 제8도의 변형된 접지면형상은 코일양단부근(즉 영역 B와 D)으로 갈수록 도전체면적이 코일 중앙영역 C에 비하여 점진적으로 좁아진다.

이와 같이하여 지연선의 모든 시그멘트에 있어서 특성 임피던스는 동일하게 되며, 코일단에서 단위길이당 인덕턴스 감소로 인한 신호변형은 충분히 제거된다.

이 코일단 효과는 본 발명에 의해 공축타입의 두 코일의 단과 단에서 발생한다. 이와 같은 것은 두 코일을 감은 방향이 역으로 되어 특히 코일단 인접부근에서는

상호 인덕턴스로, 실효성있는 L/C비가 감소되기 때문이다. .

제9도에서와 같이 공통심봉(90)상에 감을때 중앙부 X의 면적을 적어지게 한 도전상 접지면 스트립(91)(92)(93)을 형성시킴으로써 코일 인접단부에서의 인덕턴스 감소를 보상하고 전(全) 지연선에 걸쳐 거의 균일한 특성 임피던스 Zo를 얻을 수 있다. 좀더 구체적으로 말하면 제1의 지연선부분코일은 제8도에서 설명한 것과 동일하게 영역 B, C 및 D을 가지며, 제2지연선 부분의 크일도 동일하여 B', C' 및 D' 영역으로 구분되어 공통접지면에 대한 접속은 영역 A의 링(94)에서 얻어진다.

본 발명의 또 다른 실시예를 제10도 내지 제14도에 도시한다. 심봉(100)은 외경5mm, 길이 21mm의 글라스튜브이며, 은도금링(104)에 있어서 축장(軸長)은 2mm이고 16개의 금속 스트립(101)중 15개의 간격은 4mm이다. 이 스트립(101)은 길이 15mm, 너비 0.4mm이며 인접하는 스트립간의 간격은 0.5mm이다. 다층권회코일(106)은 권회회수(500)으로, 이중폴리우레탄으로 동을 코팅한 도체이며 이 도체의 직경은 0.06mm이다.

이 코일은 축장 17mm로 도체단(107)에서 시작하여 도체단(108)으로 완료된다.

제12도에서 보인 지연선부분은 제13도에서와 같이 두 지연선부분으로 된 지연선으로 사용된다. 각 구성부재 번호에 제1의 지연선부분에는 "a"를 붙히고 또 하측의 제2 지연선부분에는 "b"를 붙혀 도시한다. 절연성시이트(110a)(110b)는 코일주위를 포위시켜 설치하며, 코일단(108a)(108b)는 납땜 접속부(111)에 의해 접속되어 있다.

3개의 단자도체(113)(114)(115)가 절연성 기판(基板)(116)상에 부착되어 있다. 코일단(107a)(107b)은 각각 단자도체(113)(114)에 납땜으로하여 접속되어 있고, 접지면 단자링(104a)(104b)은 각각 납땜 접속부재(117a)(117b)에 의해 접속되어 있다.

절연 부착 블록(block)(121)(122)(123은 도시생략)(124)은 기판의 양지연선부분[즉 글루본드(glue bond)(125)와 (126)에 의해]을 물리적으로 지지한다.

두 코일 사이의 간격은 제13도에서와 같이 0.5mm이다. 제13도의 지연선은 지연시간 470 나노초(nano-second)를 가지며 특성임피던스는 1800옴(ohm)이다.

150kHz의 자계에 의해 유기된 노이즈 전압은 두 코일을 한쪽 코일에서 다른쪽 코일로 진행될때 감는 방향이 동일하도록 서로 접속한 공축타입의 두 지연선으로 된 지연선 비에 비하여 25db 이상으로 감쇄시킨다.

Claims (1)

1. 거의 동일한 두 지연선부분으로 구성시켜, 두 지연선부분 각각에는 도전성 표면을 가진 가느다란 심봉과 심봉상에서 감고 또 심봉에서 절연된 연속코일을 구비하여 두 심봉의 도전성표면은 서로 접속되고 두심봉은 평행한 축을 가져 병렬로 배치되며, 지연선부분에서 한쪽 코일단과 다른쪽 코일단을 서로 접속시켜 서로 접속된 코일단을 횡방향으로 인접한 두 단부를 형성하고, 코일중 한쪽코일의 감은 방향은 축방향에 대하여 다른쪽 코일의 감은 방향과 동일하게 구성시킴으로써 그 축에 평행한 자속을 가진 진폭을 서서히 변화시키는 균일한 단방향(單方向) 자계가 서로 접속된 코일의 두 자유단 사이에서 0(zero)의 순전압(net voltage)을 발생시키도록 구성함을 특징으로 하는 두 부분으로 된 분포변수 지연선(dual section distributed paraameter deIay-line).

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