KR920005165B1 - 전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치 - Google Patents

전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치 Download PDF

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KR920005165B1
KR920005165B1 KR1019890013886A KR890013886A KR920005165B1 KR 920005165 B1 KR920005165 B1 KR 920005165B1 KR 1019890013886 A KR1019890013886 A KR 1019890013886A KR 890013886 A KR890013886 A KR 890013886A KR 920005165 B1 KR920005165 B1 KR 920005165B1
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Abstract

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Description

전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치
제1도는 본 발명에 의해 제작된 전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치의 전체 외관도.
제2도(a)는 본 발명에 의해 수신공중선에서 도입되는 고주파 전류를 다중분배하고 주파수 변환하는 과정의 구성 계통도.
제2도(b)는 본 발명에 의한 전력합성 및 공중선선로와의 결합과정의 구성 계통도.
제3도는 본 발명에 의한 수신공중선 분배기의 상세 회로도.
제4도는 본 발명에 의한 VHF/IF 주파수변환기의 구성도.
제5도는 본 발명에 의한 MF/IF 주파수변환기의 구성도.
제6도는 본 발명에 의한 국부발진기의 상세 회로도.
제7도는 본 발명에 의한 IF/VHF 주파수변환기의 구성도.
제8도는 본 발명에 의한 IF/MF 주파수변환기의 구성도.
제9도는 본 발명에 의한 VHF 전력증폭기의 구성도와 광대역 전력합성기의 상세 회로도.
제10도는 본 발명에 의한 MF 전력증폭기의 구성도와 광대역 전력합성기의 상세 회로도.
제11도는 본 발명에 의한 광대역 전력증폭기의 상세 회로도.
제12도(a)는 본 발명에 의한 VHF/MF 전력합성기와 공중선 결합기를 200Ohm의 평행2선식 유도무선 공중선 선로에 결합시킨 상세 회로도.
제12도(b)는 본 발명에 의한 VHF/MF 전력합성기와 공중선 결합기를 100Ohm의 평행 2선식 유도무선 공중선 선로에 결합시킨 상세 회로도.
제13도(a)(b)(c)(d)(e)(f)는 전송선로 트랜스의 구조 및 동작 개념의 설명도.
제14도(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)는 임피던스 변환기에 대한 설명과 변형된 전송선로 트랜스에 대한 설명도.
제15도는 여러가지 임피던스 변환기의 실용 회로도.
제16도(a)(b)(c)(d)(e)는 전력의 분배 및 전력의 합성에 대한 설명도.
제17도(a)(b)(c)(d)는 광대역 2분배기 및 광대역 2합성기, 광대역 4분배기 및 광대역 4합성기의 상세 회로도.
제18도(a)(b)(c)(d)(e)(f)는 평형변환기에 대한 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 자동환풍기 2 : 공 패널
3 : 수신공중선 분배기 4 : VHF/IF 주파수변환기
5 : MF/IF 주파수변환기 6 : 전원분배기
7 : 전원정류기 8 : 축전지 자동충전기
9 : 감청용 증폭기 10 : 감청용 수신기
11 : IF/VHF 주파수변환기 12 : IF/MF 주파수변환기
13 : VHF 전력증폭기 14 : 냉각용 송풍기
15 : MF 전력증폭기 16 : VHF/MF 전력합성기
17 : 수신공중선 18 : 급전선(동축케이블)
19 : 수신공중선 2분배기 20 : 보안기
21 : 50OhM 3db 펫(Pad) 22 : 50 : 25Ohm 임피던스 변환기
23 : 광대역 하이브리드 24 : 고역 보상 콘덴서
25 : 광대역 전력 2분배기 26 : 고주파 증폭기
27 : 광대역 고주파 증폭기 28 : 고주파 가변감쇠기
29 : 광대역 전력 다중분배기 30 : VHF 주파수혼합기
31 : 여과기(FIL) 32 : 혼합기(MIX)
33 : 체배기(x2, x3) 34 : 고주파 증폭기(AMP)
35 : VHF 국부발진기 36 : MF 주파수혼합기
37 : MF 국부발진기 38 : VHF 주파수 혼합기
39 : MF 주파수혼합기 40 : 수정진동자(X-TAL)
41 : 더미스터(TH) 42 : 발진기(OSC)
43 : 완충기(BUF) 44 : 1/10 체감기(1/10)
45 : VHF 비상방송 및 분배기 46 : MF 비상방송 및 분배기
47 : P.T.T. mike 48 : 절체기(CHN)
49 : 제한증폭기(LIM) 50 : FM 변조기(MOD)
51 : AM 변조기(MOD) 52 : 음성증폭기(AMP)
53 : 대역 통과여과기(BPF) 54 : 광대역 전력증폭기
55 : 전압증폭기(AMP) 56 : 구동기(DRV)
57 : 종단증폭기(PA) 58 : 저역 통과여과기(LPF)
59 : 4 : 1 전송선로 트랜스(소형) 60 : 4 : 1 전송선로 트랜스(소형)
61 : 1 : 4 출력용 전송선호 트랜스 (TLT) 62 : 광대역 전력 2합성기
63 : 공중선 결합기 64 : 플로트 평형변환기
65 : 강제 평형변환기 66 : 평형형 1 : 4 임피던스 변환기
67 : 4 : 9 임피던스 변환기 68 : 평행 2선식 유도무선 공중선
69 : 종단 저항
본 발명은 지하건축 구조물 내에서 외부의 송신공중선을 도입하지않고, 지상과 동일하게 일반 라디오 수신기로 손쉽게 방송을 청취할 수 있게 한것으로, 공중선장치에서 전자파(電磁波)를 공간에 방사하지않고, 공중선형식으로 가설된 평행 2선식 선로에서 유도(誘導)되는 자력선이 파급되는 범위내에서만, 방송수신이 가능하도록 하는, 전송선로트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치에 관한 것이다. 현대사회의 급속한 발전과 산업화로 건출물의 대형화와 지하구축물의 이용증대로 지하구조물의 지하상가, 지하터널, 지하주차장, 지하철, 등의 건설이 확장되고 이곳의 거주자와 이용자가 날로 급증하고 있으나, 이들에게는 지상에서와 같은 양질의 방송 써비스를 받는대에는 어려움이 많았다. 또 LC 결합회로로 구성된 장치들에서 볼 수 있는 온도 등 환경변화에 따른 변동에 의해 성능의 변화, 채널간의 간섭, 잡음의 발생, 등 여러가지 문제점들을 갖고 있다. 또 무선통신분야에서 이용되고 있는 LC 결합회로는 중심주파수의 약 20-30%의 주파수대역만을 가진 협대역회로(狹帶域回路)이므로 설계에 있어서 각 회로의 임피던스는 필요한 주파수마다 각 소자의 정수를 산출해야하며, 각 소자에 대한 전압, 전류, 변동율, 등을 고려해야하는 복잡한 과정을 거쳐야하고, 주위온도 등 환경변화에 따른 변동에 세심한 조치가 있어야하고, 조정(調整)이라고하는 어려운 과정을 거쳐야한다.
또 LC 결합회로에서는 코일(L) 및 콘덴서(C)의 전력 P(V·A)는 통과전력의 Q배(倍)가 되고 코일(L)의 손실비율을 tanδ라고 한다면 코일(L)에서 소비되는 전력 즉 발열량은 PQ tanδ가 된다.
따라서 회로의 전력 P가 크고 Q가 높을수록 많은 열이 발생하게되므로 코일(L)을 크게하거나 손실이 적은 재질을 필요로 하게된다. 이와 같은 현상은 콘덴서(C)에 있어서도 동일하다.그러므로 LC 결합회로의 설계에 있어서는, 부품의 선정, 부품의 배치, 부품이 차지하는 공간, 등 회로구성에 고려해야할 여러가지 문제점들을 갖고 있다.
한편 재현성이 우수하고 광대역을 최대특징으로 하는 전송선로 트랜스에 의한 설계는, 무조정(無調整)으로 동작되고, 임피던스 변환은 m2: n2의 정수자승비(整數自乘比)의 변환기능을 갖고 있어, 임피던스 변환의 설계는 전송선로 트랜스의 임피던스 조합법에서 선택하고 제작상의 데이터는 전력용량에 합당한 코어(CORE)를 선정하고, 하한주파수(下限周波數)를 고려한 인덕턴스를 구하는 것으로 이루어진다.
토로이덜 코어(TOROIDAL CORE)로 구성된 전송선로 트랜스는, 토로이덜 코어 자체의 특성인 누설자속(漏泄磁束)이 극히 작기 때문에, 다른 회로에 영향을 주거나 받는 일이 적고 온도 변화등에 의한 변동이 적으며, 경년열화(經年劣化)에 강하고, 부품의 수가 적고, 용적이 작으므로 소형화, 경량화할 수 있다.
전송선로 트랜스에서 전력의 전달은 전송선로 즉 전선자체가 행하며 코일이 관여하는 것은, 여자전류(勵磁電流)뿐이므로 발열은 극히 적고 회로의 손실이 적으므로 작은 용량의 토로이덜 코어에 권선한 소형의 전송선로 트랜스로 큰 전력을 통과시킬 수 있다.
또 전송선로 트랜스는 종래의 트랜스와 같은 결선으로도 구성할 수 있으며, 평형형과 불평형형의 변환, 입출력전위의 분리로 이루어지는 2중 평형혼합기(DBM) 등 LC 결합회로에서는 불가능한 동작을 간단하고 쉽게 해결한다.
이상과 같은 LC 결합회로의 단점을, 전송선로 트랜스가 가진 장점으로 보완 개선하여, 전자파의 불감지대인 지하구축물 내에서도, 지상과 동일한 기술품위의 VHF/FM, MF/AM의 방송을 일반 라디오 수신기로 자유로히 청취할 수 있도록 하기 위해, 장치의 안정화, 성능의 재현화, 장치의 저렴화, 소형화, 경량화를 목표로 구성되어진 시스템으로써, 다음과 같은 특징으로 요약할 수 있다.
* 첫째 본 발명에서 사용되고있는 중계방식은, 2중헤테로다인 변환방식이며 중간주파수를 완충기능으로하여, 출력측의 고주파 세력의 귀환(歸還)을 적극적으로 억제하여, 안정화를 제1목표로 구성된 회로이다. 주파수변환기의 국부발진은, 60℃의 더미스터로 항온(恒溫)되는 수정제어발진 회로이며, 주파수 안정도를 높히기위해 완충회로를 2중으로 구성했으며, VHF 대역은 발진주파수를 6체배, MF 대역은 발진주파수를 1/10로 체감하여, VHF 대역 및 MF 대역의 주파수변동율을 1Hz/day 이내로 수용할 수 있다.
또 중간주파수는 VHF 대역은 10.7Mhz, MF 대역은 455Khz로하여 보편화된 부품을 사용할 수 있도록 했다.
* 둘째, 고주파 증폭기에서 기생진동을 이르키는 주원인은, 출력세력이 입력측으로 귀환해서 생기는 것이 대부분이며, 특히 다중회로에서는 입출력단자의 수가 많고 서로 근접되어있어, 하나의 채널에서 귀환현상이 생기게되면, 전 채널에 영향을 주게된다.
이러한 현상을 방지하기위해 리턴 로스(RETURN LOSS)을 6db 이상 개선하고, 입출력 임피던스를 정합하여 회로를 안정화시키는, 50Ohm(혹은 70Ohm) 3db pad를 회로의 중요부분에 삽입하여, 회로간에 동상전류의 유입을 억제하여, 상호간의 간섭을 없애고 안정된 동작을 기할 수 있게 했다.
* 셋째, 통신분야에서 사용되는 대표적인 고주파 분배회로는, 저항 분배기, LC 결합분배기, 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 분배기가 있으나, 저항 분배기는 삽입손실이 크고, LC 결합 분배기는 회로가 복잡하고 통과주파수대역이 좁기 때문에, 온도등 환경변화에 따른 변동이 심한 것이 큰 결점이다. 한편 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 분배 및 합성기는, 광대역이고 삽입손실이 3db이고 무조정회로이며, 온도등 환경변화에 의한 변동이 적은 것이 특징이다.
본 발명에서는 수신공중선회로의 다중분배, 비상방송장치의 다중분배회로에, 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 분배기를 사용하여, VHF 대역 및 MF 대역을 동일설계, 동일부품으로 구성할 수 있으며, 무조정화하여 장치를 안정화시키고 기술품위를 손상하지않고 재현화시킨다.
* 넷째, 전송선로 트랜스를 이용한 회로의 광대역, 무조정, 임피던스변환의 간단, 등의 특징을 활용하여, 광대역 증폭기의 임피던스변환회로에 전송선로 트랜스를 이용하여 VHF 대역의 광대역 전력증폭기, MF 대역의 광대역 전력증폭기의 설계가 동일화될 수 있으며, 동일부품, 동일인쇄회로기판으로 구성할 수 있고, 안정화된 성능을 재현화하며,호환성을 높이는 광대역 전력증폭기를 설계 제작할 수 있다.
또 300Khz에서 300Mhz의 고주파 신호를 직선적으로 가변할 수 있는 고주파 가변감쇠기로, 이득(利得)을 조절하여 증폭기의 포화현상을 방지하여 장치의 안정화에 도움을 준다.
* 다섯째, 각 채널의 광대역 전력증폭기들의 출력전력의 합성은, 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 합성기에 의해 합성되며, VHF 대역의 전력의 기술품위에 손상을 주지않고 광대역에 걸쳐 무조정으로 합성되고, MF 대역도 동일하게 합성된후, VHF/MF 전력합성기에 의해, VHF 대역과 MF 대역의 광범위한 주파수대역을 무조정으로 온도등 주위환경의 변화에 영향을 받지않고 합성된다.
또 VHF 대역의 합성기와 MF 대역의 합성기는, 동일한 설계, 동일한 부품, 동일한 인쇄회로기판에 구성할 수 있다.
* 여섯째, 통상 무선통신장치의 수신 및 송신장치의 회로구성은, 불평형형으로 구성되있고 본 장치도 불평형형으로 구성되있다.
그러나 공중선설비인 평행 2선식 유도무선 공중선선로는 평형형이기 때문에, 서로 직접 연결접속시키면, 불균형으로 인한 출력저하, 이상진동, TVI, 잡음의 발생, 등을 가져오게 된다. 이러한 폐단을 없애기위해 본 발명은 불평형형회로를 평형형회로로 변환시키는 전송선로 트랜스를 이용한 평형변환기와 평행 2선식 유도무선 공중선 선로의 특성임피던스와 정합시키기위해 전송선로 트랜스를 이용한 임피던스 변환기로 구성된 공중선결합기를 사용하여, 광대역과 무조정으로 안정화되며, 성능의 재현화를 이룩할 수 있다.
* 일곱째, 평행 2선식 공중선 선로의 종단(終端)을 종단저항(終端抵抗)으로 종단시킨 유도무선 공중선 선로에 흐르는 VHF/MF 전력합성기에 의해 합성된 고주파 전류는, 선로의 주위에 자속(磁束)을 균일하게 발생시키면서 진행하고, 나머지 전력은, 종단저항에 흡수되어 열로써 소멸되며, 선로의 주위에 균일하게 발생된 자속에 의해 일반 라디오 수신기로 방송채널을 선택 청취할 수 있게 한다.
본 발명의 상세한 설명을 하기전에 전송선로 트랜스의 구성과 본 발명에 사용되고 있는 전송선로 트랜스를 이용한 회로의 동작원리 및 작용에 대해서 상세히 설명한다.
(가) 전송선로 트랜스의 기본개념
전송선로란 동축케이블이나 평행 2선식 급전선과 같이 넓은 주파수대역에 걸쳐 손실이 적은 선로를 말한다. 이러한 선로에 신호원과 부하를 연결접속하면, 선로의 길이에 관계없이 적은 손실로 전달될 수 있는 것은, 전송선로가 가지는 특성이며 이는 분포정수회로(分布定數回路)의 특성에 기인하는 것이다.
제13도(a)(b)(c)는 전송선로 트랜스의 구조도로써 (a)는 가는 동축케이블을 토로이덜 코어에 권선한 것이며, (b)는 절연된 두가닥의 도선을 바이 파일러(BI-FILAR)로 권선한 것이며, (c)는 세가닥의 도선을 트리 파일러(TRI-FILAR)로 권선된 것이다.
코어(CORE)에 도선을 권선한다는 점은, 종래의 자기결합에 의한 트랜스(중간주파트랜스 등)와 같지만 그 동작은 전혀 다르다고 할 수 있다.
그러므로 전송선로를 이용한 트랜스를 전송선로 트랜스(TRANSMISSION LINE TRANS), 자기결합에 의한 트랜스를 종래의 트랜스(CONVENTIONAL TRANS)라고 하여 구별된다.
전송선로 트랜스는 전송선로라고하는 분포정수회로(分布定數回路)인 동시에 코일(COIL)이라고하는 집중정수회로(集中定數回路)이다.
코어에 감은 권선의 길이가 파장에 비해 무시할 수 없는 트기의 주파수에 대해서는, 분포정수회로로 동작하고, 파장이 길고 전송선로 트랜스가 집중정수회로로 보이는 주파수에 대해서는, 코일의 인덕턴스에 의해 높은 임피던스를 생기게하는 선로로 동작한다.
그러므로 전송선로 트랜스의 최대 특징은 광대역에 있으며, 그 주파수대역은 수백 Khz에서 수 Ghz에 이른다.
또 하나의 특징은 임피던스변환 기능으로 1 : 1.1 : 4. 1 : 9.4 : 9. 등 m2: n2의 임피던스 변환기로 동작한다. 이와 같은 작용을 할 수 있는 것은 높은 임피던스에 의한 것이며, 높은 임피던스를 갖는 것이 전송선로 트랜스의 존재의 근원이 된다.
높은 임피던스에 의해 입축력간의 분리(分離 ISOLATION)가 생기게되며, 입출력간의 분리의 비율을 분리도(分離度)라고 한다. 따라서 전송선로 트랜스의 특징인, 광대역, 임피던스 변환은, 이 분리도에 의한 것임을 알 수 있다.
(나) 차동성분(差動成分)과 동상성분(同相成分).
제13도(d)와 같이 1/4 파장의 선로에, E·E'의 신호를 인가하면, E는 전송선로의 정상적인 동작에 의해 전류 I는 부하 R쪽으로 전달된다. 그러나 E'의 동상성분의 신호는 두개의 도선에 균일하게 전위(電位)를 부여할뿐 전류 I'는 흐르지 못한다.
전송선로를 하나의 도선으로 생각하면 1/4 파장에 기인하는 높은 임피던스에 의해, 전류가 흐르는 것을 저지시키게된다. 즉 E의 차동성분의 신호에 대해서는 손실을 주지않고 신호원 E에서부터 전류 I를 부하 R족으로 전달시키기만, E'의 동상성분의 신호에 대해서는 전류 I'의 흐름을 저지시키는 높은 임피던스를 만들어 내게된다.
동상성분에 대해서 높은 임피던스를 얻어낼 수 있는 방법은, 여러가지가 있을 수 있으나 전송선로의 특성을 손상하지않고 실현할 수 있는 방법은, 전송선로를 코일형으로 만들어 인덕턴스를 얻어낼 수 있으며 더 큰 인덕턴스를 만들어 내기위해 코어(CORE)를 이용할 수 있다. 이로한 방법주에서도 누설자속이 적은 토로이덜 코어에 전송선로를 권선한 것이 제13도(a)(b)(c)이며, 높은 임피던스를 얻어내므로써 낮은 주파수 대역까지 안전하게 동작할 수 있는 회로를 구성할 수 있다.
1/4 파장의 회로에서는 전송선로의 분포정수의 특성을 이용해서 높은 임피던스를 만들어내기 때문에 주파수특성은 협대역이나, 높은 임피던스를 인덕턴스에 의해 만들어내는 것은 그 임피던스가 충분히 높은 범위내에서는 안정하게 동작되므로, 본질적으로 광대역(廣帶域)이 된다.
(다) 분리도(分離度)
분리도란 입출력 단자간의 분리의 비율을 말한다.
동상성분의 신호의 전달이 적을수록 분리도는 크고, 입출력간의 분리도 잘된다.
따라서 분리도는 동상성분의 전달효율(傳達效率)로써 db로 평가되기도 한다. 분리도는 동상신호에 대한 저지 임피던스의 대(大)·소(小)에 의해 좌우되므로 분리도에 대한 고찰은 중요하다. 제13도(e)는 위상반전 회로이다. 출력측에 나타나는 전압 Eout는 입력전압 Ein과 같다. 이것은 저지(沮止) 임피던스가 어느정도 커지면 성립된다. 두 가닥의 권선은 차동신호의 전류에 대해 왕보회로를 구성하고 있으나. 권선 1에 흐르는 전류 ia는, 권선 2에 흐르는 전류 ib보다 크다, 그 원인은 제13도(e)에서 화살표로 표시된 전류 i2의 접지 경로가 있기때문이며, 입력단자와 전송선로에 대해서 전류의 균형을 잃었다고 볼 수 있다. 전달되어야할 신호는 차동성분임으로 균형을 잃게 만든것은 동상성분이라고 할 수 있다. 동상성분에 대해서는 부하저항이 없으므로 전력전달을 정량적(定量的)으로 표시할 수는 없으나, 동상전류의 대(大)·소(小)는, 정성적(定性的)으로 분리도에 직접적으로 관여하고 있다고 할 수 있다.
제13도(f)는 두 개의 전송선로 트랜스를 접속한 1 : 4 임피던스 변환기의 설명도이다. T1, T2의 전송선로 트랜스의 신호원 측은, 병열로 접속되있고 부하측은 직열로 연결접속 되어있다. T1의 입출력간의 전위차는 0이지만 T2는 E만큼 출력측의 전위가 높게 되었다. 전송선로의 특성 임피던스를 Z0라고 한다면, 신호원 임피던스를 Z0/2, 부하를 2Z0로 했을때 임피던스 정합이 이루어진다. 이것은 1 : 4 임피던스 변환기의 구성 원리가 된다.
(라) 전송선로 트랜스의 조합(組合)
전송선로 트랜스는 전송선로라고하는 분포정수회로인 동시에, 코일이라고 하는 집중정수회로이다.
높은 주파수 즉 권선의 길이가 파장에 비해 무시할 수 없는 크기의 주파수에 대해서는 전송선로 트랜스는 분포정수회로로 동작한다. 이때의 차동신호의 전달은, 전송선로의 성질에 의해 유효하게 동작된다. 분리도를 만드는 임피던스는 동상성분에 대한 선로 임피던스이다. 회로는 분포정수회로 임의로 인덕턴스라고하는 것 자체가 무의미하게된다. 한쪽이 단락(短絡)된 선로에서는 그 길이가 1/4 파장의 기수배(奇數倍)일때 높은 임피던스가 됨으로 이때에 큰 분리도를 얻게된다. 이러한 주파수에서는, 코어(CORE)는 선로의 주변환경을 결정하는 매질(媒質)로써의 의미만을 갖는다.
파장이 길고 전송선로 트랜스가 집중정수회로로 보이는 주파수에 대해서는, 코일의 인덕턴스에 의해 분리도를 생기게하는 선로로 동작한다.
이와 같이 전송선로 트랜스가 분리도를 가지고 있는 성질을 이용해서, 여러가지로 조합해서 회로를 구성할 수 있다.
(마) 기본형 전송선로 트랜스의 조합(組合)
기본형 전송선로 트랜스를 조합해서 얻을 수 있는 것은 주로 임피던스 변환회로이다.
제14도(a)는 1 : 1 임피던스 변환기의 회로도로써 입출력 임피던스가 동일하며, 입출력간의 높은 임피던스에 의해 분리도를 갖는 것을 특징으로 하고 있으며, 플로트 평형변환기로 활용된다.
제14도(b)는 2권선 전송선로 트랜스 2개를 조합한 1 : 4 임피던스 변환기의 회로도로써 a점을 접지하므로써 평형변환기(BAL-UN)로 이용된다.
제14도(c)는 2권선 전송선로 트랜스 3개를 조합한 1 : 9 임피던스 변환기의 회로도이며, 4 : 1 임피던스 변환기와 조합하여 4 : 9 임피던스 변환기를 구성할 수 있다.
제14도(d)는 2권선 전송선로 트랜스 n개를 조합한, 1 : m2의 임피던스 변환기이다.
제14도(e)는 2권선 전송선로 트랜스 2개를 조합한 1 : 4 임피던스가 변환기를, 임피던스면에서 고찰한 것이다. 입력측은 2개의 전송선로 트랜스를 병열로 연결되어 있고, 출력측은 직열로 연결접속되어 있다. 2개의 전송선로 트랜스의 특성 임피던스를 각각 Z0라고 한다면 입력측 임피던스는 Z0/2. 출력측은 2Z0.로 했을때 임피던스 정합이 이루어진다. 따라서 입출력 임피던스는 Z0/ 2, 2Z0가되어 1 : 4 임피던스 변환기로 동작된다.
제14도(f)는 1 : 4 임피던스 변환기를 전압, 전류, 면에서 고찰한 것이다.
신호원의 전압 전류를 각각 E.I.라고 한다면 각 전송선로 트랜스에 전달되는 성분은 2개의 선로가 병열로 연결접속되 있으므로 전류는 1/2이 되며, 출력측은 직열로 연결접속되어 있으므로 전압 E는 합성되어 2E로 된다.
신호원 저항을 R. (R=E/I)
전송선로는 2R. (E=I/2)
출력측은 4R. (2E=I/2)
라고 하는 관계가 성립되어 R : 4R=1 : 4의 임피던스 변환기로 동작한다.
(바) 변형된 전송선로 트랜스
전송선로 트랜스의 기본형태에서 변형되있으나. 상당히 양호한 특성을 가지면서 종래의 트랜스와는 그 특성상 명확히 다른 것들이 있다. 기본형 보다 주파수대역이 좁고, 최대 통과전력이 낮은 성질을 갖고 있으나, 기본형 보다 이용가치가 많은 것도 있으며, 하나의 코어(CORE)로 구성된다는 이점을 갖고 있다.
제14도(g)는 변형된 전송선로 트랜스의 1 : 4 임피던스 변환기의 구성도이다.
제14도(h)는 변형된 전송선로 트랜스의 1 : 4 임피던스 변환기의 동작을 보인 도면이다.
제14도(i)는 변형된 전송선로 트랜스의 1 : 4 임피던스 변환기를 표시하는 공통된 회로도이다.
제14도(j)는 하나의 코어에 3권선한 변형된 전송선로 트랜스의 회로도이다.
3권선의 전송선로 트랜스는 정규의 사용법은 아니지만 세 가닥의 도선이 서로 깊이 결합되면, 에너지의 전달이 성립되어 회로가 동작함을 알 수 있다.
입출력이 서로 연결되어 있는 회로이므로, 주파수대역의 고역특성이 손상을 받게되며, 통과전력도 저하되지만 하나의 코어로 구성될 수 있다는 이점을 갖고 있다.
주파수대역의 고역특성도 200Mhz대 까지는 실용도가 있어 다양하게 이용되고 있다.
제15도는 기본형 및 변형된 전송선로 트랜스를 조합하여 여러가지 임피던스 변환기들의 실용회로도이며, 본 발명에서 이용될 수 있는 회로도들이다.
(사) 전송선로 트랜스를 이용한 전력의 분해 및 전력의 합성
제16도(a)는 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드(HYBRID)회로이다.
전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 회로는, 1개의 전송선로 트랜스와 1개의 저항으로 구성되고 3개의 단자 즉 1개의 썸 포트(SUN PORT)와 2개의 포트(PORT)를 가지고 있다. 광대역을 최대 특징으로 하고 있기 때문에 광대역 하이브리드, 혹은 삽입손실이 3db이기 때문에 3db 하이브리드라고도 한다.
(아) 분배의 동작원리.
제16도(b)는 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 분배기의 동작원리를 설명하기위한 회로도로써, 썸포트에 신호를 인가했을때를 설명하다.
신호원으로부터 흐르는 전류 i는, 전송선로 트랜스의 2개의 권선을 각각 통과하고 부하 R1, R2.에 도달하게 되며, 부하 쪽의 임피던스 R1, R2.가 동일하다고 한다면, 이에 흐르는 전류는 동일하고 코어(CORE)의 권선에 발생한 자속(磁束)은 서로 상쇄되어 전송선로 트랜스는 단락(短絡)된 것으로 볼 수 있다.
따라서 신호원의 전력은, 2개의 부하로 등분되어 썸 포트의 입력 임피던스는, 부하 임피던스 R의 1/2이 된다. 한편 하이브리드 회로중의 저항(100Ohm)에는 전력소비는 없다. 만일 출력포트 1에 부하가 없는 개방상태를 가정한다면, 전송선로 트랜지스 4 : 1 임피던스 변환기로 작용하여 100Ohm의 저항이 1/4인 25Ohm로 되며, 부하에 공급되는 전력은, 출력포트가 50Ohm로 종단된때와 동일하게 된다.
또한 출력포트 2가 단락 됐을 때에도 전송선로 트랜스에서 신호원 임피던스가 4배인 100Ohm로 되어 100Ohm의 저항과 병열합성되어 부하에는 50Ohm일때와 동일한 전력이 공급된다.
제16도(c)는 출력포트 1이 개방상태를 설명하기 위한 것이며, 제 16(d)는 출력포트 2가 단락상태를 설명하기 위한 것이다. 출력포트 2가 개방상태이거나 단락상태이거나 부하에 공급되는 전력은 변하지 않으며 신호원의 1/2이 된다.
이러한 작용은 출력포트 1일때에도 동일하게 생각할 수 있다. 따라서 두개의 부하 임피던스가 서로 다를지라도, 서로 간섭하지않고 각 부하에 50Ohm의 신호로 구동되는 상태가 된다. 이때 중요한 것은 썸 포트신호원 임피던스의 값은 25Ohm이며, 하이브리드 회로중의 100Ohm의 저항과 상호작용하여 각 포트에 대해서 50Ohm의 임피던스를 형성하게 된다.
그러므로 출력포트의 임피던스는, 100Ohm의 저항치를 바꾸므로써 70Ohm계 혹은 특정한 임피던스로 변화시킬 수 있다.
(자) 합성의 동작원리.
제16(e)는 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리드 합성기를 설명하기 위한 회로도로써, 하이브리드 회로중의 100Ohm의 저항은, 4 : 1 전송선로 트랜스에 의해 25Ohm로 변환되어 부하에 직열로 연결되어 있으므로, 신호원은 50Ohm의 부하가 된다. 이때 신호원의 전력은, 1/2 즉 3db 감쇠되어 25Ohm의 부하에 공급된다. 출력단자의 전압은, 입력단자 전압의 1/2이며, 100Ohm 저항의 양단간의 출력단자 전압의 2배, 즉 입력단자 전압과 동일하게 되므로 포트 2에는 전압은 없다.
따라서 포트 2에는 어떤 값의 임피던스 일지라도, 전류는 흐르지않고 포트 1이나 썸 포트는 아무런 영향을 받지 않는다. 이런 현상은 포트 2에 신호를 인가했을때에도 동일하다. 포트 1과 포트 2에 각각 다른 신호를 주입 했을때에도 동일하다.
이와 같은 하이브리드 회로에서 포트 1과 포트 2는, 아무런 관계를 가지지 않는 분리되어 있는 상태에 있으며, 각각 독립된 단자로 생각할 수 있다. 썸 포트와 두개의 포트간에는, 신호의 통과에 있어 3db의 손실을 받게된다. 이 손실은, 분배회로에 있어서는 두개로 분배되기 때문에 생기는 손실이며, 합성에 있어서는 하이브리드 저항에 의해 생기게 된다. 이 하이브리드 회로는, 전송선로 트랜스를 이용한 것이므로 광대역으로 동작되며, 전송선로 트랜스는 회로중 4 : 1 임피던스 변환을 주체로하는 중요한 동작을 하고있으며, 임피던스 변환이 성립되는 주파수범위 내에서는 우수한 기능을 발휘한다.
이 하이브리드 회로에서 손실이 생기지 않는 유일한 예외는, 포트 1과 포트 2에 동일한 주파수, 동일한 진폭을 주입했을때이다. 두개의 위상이 같을때, 즉 위상차가 0°일때 하이브리드 저항에는 전류가 흐르지않고 두개의 전력의 합(合)이 출력된다. 이것은 분배기로써의 동작상태와 정반대의 성질을 가지므로써, 전욕합성기의 기능을 갖게 하는 것으로 볼 수 있다.
(차) 입력 임피던스 정합과 고역보상 및 다중화.
전송선로 트랜스는 이용한 광대역 하이브리드 전력분배 및 전력합성기의 썸 포트 입력 임피던스는, 출력 포트 임피던스의 1/2이 됨을 제16도(b)에서 기술한 바 있다. 그러므로 인가되는 회로의 임피던스가 50Ohm일때에는, 50 : 25Ohm의 임피던스 변환기를 구성 삽입해야한다. 분배기 및 합성기의 다중화는, 기본적인 2분배기 또는 2합성기 3개를 종속 연결하여 4분배기 혹은 4합성기를 구성할 수 있으며, 7개를 종속 연결하여, 8분배기 또는 8합성기를 구성할 수 있다.
또 전송선로 트랜스를 이용한 하이브리트 분배기 및 합성기는, 가역성(可逆性)을 갖고 있기때문에 동일설계로 구성할 수 있다.
제17도(a)는 광대역 전력 2분배기의 상세 회로도이다. 제17도(b)는 광대역 전력 2합성기의 상세 회로도이다. 제17도(c)는 광대역 전력 4분배기의 상세 회로도이다. 제17도(d)는 광대역 전력 4합성기의 상세 회로도이다.
(카) 전송선로 트랜스를 이용한 평형변환기(平衡變換器).
평형변환기란 불평형형회로(不平衡形回路)와 평형형회로(平衡形回路)와의 접속을 기능면에서, 전류의 통과를 원활하게 하기위한 변환기이다. 통상 무선통신의 송수신장치와 동축케이블은, 불평형형회로로 구성되어 있으나 공중선장치가 평형형회로 일때에는, 평형변환기는 필요불가결 한것임에도 불구하고 이를 소홀히하여, 출력전력의 저하, 이상진동, 잡음의 발생, 등을 초래하는 경우가 많다.
(타) 평형변환기(BAL-UN)의 개념.
불평형형이란 입출력 단자의 한쪽이 접지된 회로를 말하며, 평형형이란 접지점이 단자의 중간점에 있으며 정(正).부(負) 대칭의 형태를 갖는 것을 말한다. 즉 불평형형, 평형형의 차이는 접지에 대한 전위차에 있다. 불평형형은 두 가닥의 권성중 한쪽이 접지전위이고, 평형형에 있어서는 서로 극성이 다른 동일한 전위를 갖고 있다.
제8도(a)는 평형변환기에 대한 설명도이다. 제18도(a)에 있어서 신호원과 부하는 직접 연결접속 할 수 없다. 그 이유로는 신호원과 부하는 동일한 임피던스 r로 구성되어 있지만 양자를 직접 연결접속하면, 화살표처럼 전류는 부하 R1을 통과하고 접지되어, 부하 R2에는 전류가 흐르지 못하는 불균형 즉 임피던스 정합을 이루지 못해 출력저하 뿐만 아니라 이상진동, 잡음의 발생 등을 초래하는 요인이 된다. 이러한 임피던스 미스 매칭(IMPEDANCE MISMATCHING)을 없애기 위한 것이 평형변환기의 역할이다.
(파) 평형변환기의 종류와 동작.
평형변환기의 목적은 공중선 혹은 급전선 등을 소정의 목적에 부합시키는데 있다. 평형변환기는 동축케이블로 제작할 수 있지만, 간단하고 특성이 우수한 전송선로 트랜스로 구성할 수 있으며, 토로이덜 코어에 3권선한 강제평형변환기(强制平衡變換器)와 토로이덜 코어에 2권선한 플로트 평형변환기(FLOAT BAL-UN)가 있다. 제18도(b)는 강제평형변환기의 구성도이며, 제18도(c)는 강제평형변환기를 설명하기위해 종래의 트랜스의 결선방식으로 그려진 설명도이다. 강제평형변환기는 입력전압과 동일한 전압을 출력하고 입출력간에서 접지점을 변환시킨다. 임피던스 변환비(變換比)가 1 : 1이며, 입력측에 불평형형회로를 연결접속시키면, 출력측은 평형형으로 강제 변환된다.
이 강제평형변환기는 전송선로 트랜스로 구성되어 있으므로, 광대역에 걸쳐 저 손실과 허용통과전력이 크다는 것이 특징이다. 제18도(d)(e)는 플로트 평형변환기의 구성도와 동작을 설명하기위한 설명도이다.
플로트(FLOAT) 평형변환기는 강제평형변환기와 같이 불평형형, 평형형변환을 적극적으로 행하지 못한다. 프로트 평형변환기는 1 : 1 전송선로 트랜스이므로, 입출력간에 분리도를 갖고있어, 회로간의 분리도를 높이는데 이용되고 있으며, 전송선로 트랜스로 구성되어 있기 때문에 광대역에 걸쳐 저 손실이 특징이다. 부하에 흐르는 차동전류는. 아무런 영향을 받지않고 부하쪽으로 흐르지만, 동상전류에 대해서는 고주파 쵸크(RF CHOKE)의 동작을 하므로써, 동상전류의 경로를 차단시키는 역할을 한다.
제18도(f)는 1 : 4 임피던스 변환기능과 평형변환 기능을 동시에 갖춘 1 : 4평형변환기의 구성 회로도이다. 이 변환기는 폴넛드(FOLDED)공중선, 평행 2선식 급전선과 같이 높은 임피던스를 가진 회로에 적합하다. 이 회로는 기본적으로 플로트 평형변환기와 동일하지만, 중성점을 접지하여 강제 평형 변환기의 기능을 갖게 할 수 있다. 이상과 같이 전송선로 트랜스를 이용한 평형변환기는, 사용목적과 현장사정을 고려해서 사용해야 한다.
(하) 유도무선(誘導無線) 공중선 선로는 평형형이다.
유도무선 공중선선로는 주로 구조물의 천정(天井) 혹은 벽면(壁面)을 따라서 접지면과 5-30cm의 간격으로 가설되는 것이 통례이다. 구조물의 형태에 따라 모양도 각양각색이나, 기본형으로는 평행 2선식 선로의 종단을 선로 임피던스에 적합한 종단저항으로 폐색(閉塞)하는 방식, 직접 폐쇄하는 방식, 이 있으나 모두 평형형선로이다.
유도무선 공중선 선로의 특성 임피던스는, 도선의 선경(線經), 선로간의 간격, 등에 의해 결정되므로 실제 현장에 알맞게 설계 구성해야 할 것이다. 여기에서 중요한 것은 동상전류에 의해 초래되는, 출력저하, 불요주파수의 방사, 불안정 동작, 채널간의 혼신, 잡음의 발생, 등 여러가지 폐해를 최소화 하기위해, 전송선로 트랜스를 이용한 평형변환기와 공중선 선로의 특성 임피던스에 적합한 임피던스 변환기를 조합 구성하고, 종단저항의 저항치를 조절하여, 최상의 상태로 조합조정해야 한다. 이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 의해 제작된 전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계 장치의 전체 외관도로써, 수신 랙(RACK)과 송신 랙으로 나눠진다. 수신 랙에는 수신공중선에서 도입되는 고주파 신호를, 각 주파수변환기에 공급하기 위해, 증폭 및 분배 기능을 가진 수신공중선 분배기(3), VHF FM의 수신세력을 중간주파수대역으로 변환시키는 n개의 주파수혼합기를 내장한 VHF/IF 주파수변환기(4), MFAM의 수신세력을 중간주파수대역으로 변환시키는 n개의 주파수혼합기를 내장한 MF/IF주파수변환기(5), 수신 랙에 수용되어 있는 각 장치들에 전원을 공급하기위한 전원 분배기(6), 수신 랙 및 송신 랙의 전원 분배기에 전원을 공급하기위한 전원정류기(7), 비상 전원인 축전지를 충전하기위한 자동충전기(8), 랙(RACK)내의 온도조절을 하기위한 자동 환풍기(1), 이 수용되어있다.
송신 랙에는 수신 랙의 VHF/IF주파수변환기(4)의 중간주파수 세력을 원상(原狀)의 송신주파수로 환원시키는 주파수혼합기 n개를 내장하고있는 IF/VHF주파수변환기(11), MF/IF주파수변환기(5)의 중간주파수 세력을 원상의 송신주파수로 환원시키는 혼합기 n개를 내장하고 있는 IF/MF주파수 변환기(12), 주파수변환기의 출력을 증폭시키고 이들의 출력을 합성하는 기능을 가진 VHF전력증폭기(13), 및 MF전력증폭기(15), VHF대역과 MF대역의 전력을 합성하는 VHF/MF전력합성기(16), 출력전력의 기술품위를 감시하고 감청하기위한 감청용 수신기(10)과 감청용증폭기(9), 송신 랙 내의 장치들에 전원을 공급하기 위한 전원분배기(6), 전력증폭기에서 발생하는 열을 냉각하기위한 소형 송풍기(14), 랙내의 온도를 조절하기위한 자동환풍기(1)롤 구성되어 있다.
제2도(a)(b)는 본 발명에 의한 전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치중 부수기기를 제외한 주요부분의 구성계통도이다. 외부 지상공간에 설치된 수신공중선(17)에 유기(誘起)된 고주파 세력은, 급전선(18)에 의해 수신공중선 분배기(3)에 입력되며, 수신공중선 2분배기(19)에서 VHF대역과 MF대역으로 양분되며, 동일하게 구성된 광대역 고주파증폭기(27)에 각각 입력되어 2개의 동일한 광대역 다중분배기(29)에서 Vf1, Vf2, Vf3, Vf4, …와 mf1, mf2, mf3, mf4, …로 분배되어 수신공중선 분배기(3)의 출력점 A.a.에 각각 출력된다. VHF FM대역은 출력점 A에서 수신주파수를 중간주파수로 변환시키는 n조의 VHF주파수혼합기(30)과 VHF국부발진기(35)로 구성된 VHF/IF주파수변환기(3)의 입력점 A'에 이른다.
MF대역은 출력점 a에서 수신주파수를 중간주파수로 변환시키는 n조의 MF주파수 혼합기(36)과 MF국부발진기(37)로 구성된 MF/IF주파수변환기(5)의 입력점 a'에 이른다.
A'를 거친 VHF대역의 Vf1, Vf2, Vf3, Vf4, …는 각각의 주파수혼합기(30)에 입력되고, 각각의 VHF국부발진기(35)의 출력과 혼합되어 If1, If2, If3, If4, …를 VHF/IF주파수변환기(4)의 출력점 B에 추력한다. 또 a'를 거친 MF 대역의 mf1, mf2, mf3, mf4, …는 각각의 MF주파수혼합기(36)에 입력되고, 각각의 MF국부발진기(37)의 출력과 혼합되어 중간주파수 if1, if2, if3, if4, …를 MF/IF주파수변환기(5)의 출력점 b에 출력한다.
IF/VHF주파수 변환기(11)은 n조의 VHF주파수혼합기(38)과 VHF국부발진기(35), 그리고 VHF비상방송 및 분배기(45), P.T.T.mike(47)로 구성되어 있으며, B에 입력된 If1, If2, If3, If4, …는, 비상방송 및 분배기945)의 출력 EV1.EV2.EV3.EV4.…와 P.T.T.mike(47)의 조작에 의해 절체선택되어 VHF주파수혼합기(38)에 입력되어 VHF국부발진기(35)에 출력과 혼합되어 원상의 송신주파수 Vf1.Vf2.Vf3.Vf4.…로 변환되어, IF/VHF주파수 변환기(11)의 출력점 C에 출력된다.
MF대역의 출력 b는, 중간주파수를 원상의 송신주파수로 변환시키는 IF/MF주파수 변화기(12)의 입력점 b'에 입력된다. IF/MF주파수변환기(12)는, n조의 MF주파수혼합기(39)와 MF국부발진기(37) 그리고 MF비상방송 및 분배기(46)로 구성되어 있으며, b에 입력된, if1, if2, if3, if4.…는, MF비상방송 및 분배기(46)의 출력인 EM1. EM2. EM3. EM4. …와 P.T.T.mike(47)에 의해 절체선택되어 MF주파수혼합기(39)에 입력되고, MF국부발진기(37)의 출력과 혼합되어 원상의 송신주파수 mf1, mf2, mf3, mf4, …로 변환되어, IF/MF주파수변환기(12)의 출력점 c에 출력된다.
제2도(b)는 전력증폭기와 전력합성기 및 공중선 선로와의 결합과정의 구성계통도이다. VHF전력증폭기(13)은 n개의 광대역 전력증폭기(54)와 n개의 광대역 2합성기(62)로 구성되어 있다. C'에 입력된 VF1.VF2.VF3.VF4.…는, 각각의 광대역 전력 증폭기(54)에서 소정의 전력으로 증폭되어 D1. D2. D3. D4. …로 출력되며, n개의 광대역 전력 2합성기(62)를 종속으로 연결접속한 다중합성기에 입력되어 VHF대역을 합성하여, VHF전력증폭기(13)의 출력점 E에 출력된다.
c'에 입력된 mf1, mf2, mf3, mf4, …는, 각각의 광대역 전력증폭기(54)에서 소정의 전력으로 증폭되어 d1, d2, d3, d4.…로 출력되며, n개의 광대역 전력 2합성기(62)를 종속으로 연결접속한 다중합성기에 입력되어 MF대역을 합성하여, MF전력증폭기(15)의 출력점 e에 출력한다.
VHF대역을 합성한 출력 E와 MF대역을 합성한 출력 e를 최종합성하는 VHF/MF전력합성기(16)은, 광대역 전력 2합성기(62)로 구성되어 있으며, E.e.는 VHF/MF전력 합성기(16)의 입력점 E'.e'.에 각각 입력되고, 합성된 출력전력을 출력점 F에 출력한다. 수신공중선(17)에서 유기된 고주파 세력을 도입하는 급전선(18)에서 부터 VHF/MF전력합성기(16)의 출력점 F에 이르는 회로구성은, 불평형형으로 구성되어 있으나 평행 2선식 유도무선 공중선 선로(68)는 평형형회로이다.
VHF/MF전력합성기(16)의 출력 F는 급전선(18)에 의해 공중선결합기(63)의 입력점 F'에 입력되며, 플로트 평형변환기(64) 혹은 강제평형변화기(65)에 의해 불평형형회로에서 평형형회로 변환되고, 종단저항(69)로 종단(終端)된 평행 2선식 유도무선 공중선선로(68)의 특성 임피던스와 정합시키기위한 평형형 1 : 4 임피던스변환기(66) 혹은 4 : 9 임피던스변환기(67)에 의해 특성 임피던스 180-220Ohm, 혹은 90-110Ohm의 평행 2선식 유도무선 공중선 선로(68)에 정합되도록 구성된다.
제3도는 본 발명에 의한 수신공중선 분배기의 상세 회로도이다.
수신공중선(17)에 유기된 고주파 세력은, 급전선(18)에 의해 수신공중선 분배기(3)에 입력되며, 수신공중선 2분배기(19)에 공급되어 수신공중선계에서 야기될 수 있는 공전(空電) 등 이상전압에서 장치를 보호하기 위한 2개의 다이오드(DIODE)로 구성된 보안기(20)을 거쳐, 리턴 로스(RETURN LOSS)르 6db 이상 개선하는 50Ohm(혹은 70Ohm) 3db 펫(21)에서 입출력이 정합되고 안정화되어, 3권선의 전송선로 트랜스로 이루어진 50 : 25Ohm(혹은 70 : 35Ohm) 임피던스변환기(22)와 광대역 하이브리드(23), 고역보상 콘덴서(24)로 구성된 광대역 전력 2분배기에 의해, VHF대역과 MF대역으로 양분되어 U.V.에 출력되며, 동일하게 구성된 2개의 광대역 증폭기(27)에 각각 입력된다.
급전선(18)의 선로장(線路長)에 의한 손실과 펫(PAD) 및 분배기 등에서 생기는 손실을 보상하기위한 고주파전치증폭기(高周波前置增幅器) (26)은, Q1.Q2.로 구성되 있으며 300Khz에서 500Mhz의 대역을 가진 광대역 증폭기로써, VHF대역의 이득은 15db이다. 수신공중선 2분배기(19)에서 양분된 고주파 세력 U.V.는, 각각의 고주파 증폭기(27)에 입력되고 50Ohm 3db 펫(21)에서 임피던스 정합이 이루어지고 안정화되어, Q1.Q2.로 구성된 고주파전치증폭기(26)에서 증폭되며, Q3, VR.D.R.로 구성되고 핀 다이오드(PIN DIODE) D에 흐르는 전류를 VR로 가변시켜 300Khz에서 300Mhz의 고주파 신호를 직선적으로 가변할 수 있는 고주파 가변감쇠기(28)에 의해 출력 레벨이 조절되며, 50Ohm 3db 펫(21)에서 입출력 임피던스가 정합되고 안정화 되어 광대역 전력 2분배기(25)를 종속으로 연결접속한 광대역 전력다중분배기(29)에서 다중 분배되어, VHF대역은 Vf1.Vf2.Vf3.Vf4.…로 수신공중선 분배기(3)의 출력점 A에 출력되고, MF대역은 mf1, mf2, mf3, mf4, …로 수신공중선 분배기(3)의 출력점 a에 출력한다.
제4도는 본 발명에 의한 VHF/IF주파수변환기의 구성도이다. VHF/IF주파수변환기(4)에는 n조의 VHF주파수혼합기(30)과 VHF국부발진기(35)가 내장되 있으며, VHF대역의 수신주파수를 중간주파수 10.7Mhz로 변환시키는 헤테로다인 주파수변환기이다.
A'에 입력된 Vf1, Vf2.Vf3.Vf4.…는 각각의 VHF주파수혼합기(30)에 입력되고 50Ohm 3db 펫(21)에 의해 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 여과기 FIL(31)에 의해 고조파(高調波)와 불요주파수(不要周波數)를 제거하고, 고주파 증폭기(34)에서 소정의 레벨로 증폭되어 여과기 FIL(31)에서, 필요한 주파수만을 통과시키고 주파수혼합기(32)에 입력된다. 한편 VHF국부발진기(35)는 수정진동자 X-TAL(40)에 의해 발진되는 발진기(42)에서 발진되며, 완충기 BUF(43)에서 안정화되어 고주파증폭기 AMP(34)에서 증폭되며, 1/10체감기(44)에서 체감되지 않고 원 발진주파수로 여과기 FIL(31)에서 여과되어, VHF주파수혼합기(30)에 입력되어 50Ohm 3db 펫(21)을 거쳐 여과기 FIL(31)에서 재차 여과되며, 체배기(33)에서 2체배되고 체배기(33)에서 3체배되고 도합 6체배되어, 여과기 FIL(31)을 거쳐 혼합기 MIX(32)에서 수신주파수와 혼합되어 Lo-Rf=10.7Mhz의 출력을 3단으로 구성된 여과기 FIL(31)에서 고조파와 불요주파수를 제거하고 정형되어, 고주파 가변감쇠기(28)에서 레벨이 조절되고, 50Ohm 3db 펫(21)에서 입출력 임피던스가 정합되어 안정화되어 If1.If2.If3.If4.…로 VHF/IF주파수변환기(4)의 출력점 B에 출력한다.
제5도는 본 발명에 의한 MF/IF주파수변환기의 구성도이다.
MF/IF주파수변환기(5)에는 n조의 MF주파수혼합기(36)과 MF국부발진기(37)이 내장되어 있으며, MF대역의 수신주파수를 중간주파수 45Khz로 변환시키는 헤테로다인주파수변환기이다. a'에 입력된 mf1.mf2.mf3.mf4.…는, 각각의 MF주파수혼합기(36)에 입력되며, 50Ohm 3db 펫(21)에 의해 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되어, 여과기 FIL(31)에 의해 고조파와 불요주파수를 제거하고, 고주파증폭기(34)에서 소정의 레벨로 증폭되며, 여과기 FIL(31)에서 필요한 주파수대역만을 여과통과시켜 혼합기 MIX(32)에 입력된다. 국부발진기(37)은, 수정진동자 X-TAL(40)에 의해 발진되는 발진기 OSC(42)에서 발진되며, 완충기 BUF(43)에서 안정화되고, 고주파증폭기 AMP(34)에서 증폭되며, 1/10체감기(44)에서 체감되고, 여과기 FIL(31)에서 여과되어, MF주파수혼합기(36)의 입력측 50Ohm 3db 펫(21)에 공급되어 입출력 임피던스가 정합되고 안정화를 이룩하여, 여과기 FIL(31)에서 고조파와 불요주파수를 제거하고, 혼합기 MIX(32)에 입력되어 수신주파수와 혼합되어 Lo-Rf=455Khz의 출력을, 3단으로 구성된 여과기 FIL(31)에 의해 고조파와 불요주파수를 제거하고 정형되며, 고주파 가변감쇠기(28)에서 레벨이 조절되고, 50Ohm 3db 펫(21)에서 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되어, if1.if2.if.i. 로 MF/IF주파수변환기(5)의 출력점 b에 출력된다.
제6도는 본 발명에 의한 국부발진기의 상세회로도이다.
본 발명에서 사용되는 국부발진기는, VHF국부발진기(35), MF국부발진기(37)이 있으며, 공통으로 사용될 수 있도록 구성되어 있다. 통상 헤테로다인 주파수변환기의 주파수안정도 또는 주파수변동율은, 국부발진기의 주파수안정도 또는 주파수변동율에 의거하는 점이 크다고 할 수 있다. 국부발진기의 주파수안정도 또는 주파수변동율은, 주위온도의 변화, 부하회로의 변동에 의한 것이 대부분이다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여, 수정진동자 X-TAL(40)을 종래의 항온조(恒溫槽)에 넣지않고 18/u의 수정진동자에 직접 부착할 수 있는 초 소형의 60℃ 더미스터(THERMISTER) (41)로 항온하고, 발진기와 부하사이에 2중의 완충회로(緩衝回路) (43)을 삽입하여, 점유대역(占有帶域)이 좁은 MF대역에서는 IC1. 에 의해 수정발진주파수의 1/10로 체감하여 주파수안정도 또는 주파수변동율을 1Hz/Day 이내로 수용했다. 60℃의 초 소형 더미스터(41)로 항온되는 수정진동자 X-TAL(40)의 제어로 발진하는, Q1.의 발진기 OSC(42)의 발진세력은, Q2.와 Q3. Q4.로 2중의 완충기 BUF(43)에서 안정화되고, Q5.의 증폭기 AMP(34)에서 증폭도고, Q6를 거쳐서 IC1.으로 구성된 1/10체감기(44)에서 2종의 출력인 f0. f/10.중 택일(擇一)하며, 여과기 FIL(31)에 의해 고조파 및 불요주파수를 제거하여, 정현파(正弦波)를 출력케하는 1Hz/Day이내의 안정도를 가진 국부발진기이다.
제7도는 본 발명에 의한 IF/VHF주파수변환기의 구성도이다.
IF/VHF주파수변환기(11)에는, VHF비상방송 및 분배기(45)와 n조의 VHF주파수혼합기(38)과 VHF국부발진기(35)가 내장되어 있으며, 중간주파수 10.7Mhz를 송신주파수로 변환시키는 헤테로다인 주파수변환기이다. VHF비상방송 및 분배기(45)는 10.7Mhz의 수정진동자(40)의 제어로 발진되며, 발진기 OSC(42), FM변조기 MOD(50)이 내장되어 있는 집적회로에 의해 동작되며, P.T.T.mike(47)의 음성전류를 증폭기 AMP(52)에서 증폭되고, 증폭도를 일정한 한도내로 제하하는 제한증폭기 LIM(49)를 거쳐 VHF용과 MF용으로 양분되며, MF용은 X점에 출력한다. VHF용의 음성전류는 FM변조기 MOD(50)에 인가되어 발진기 OSC(42) FM변조하며, 완충기 BUF(43)에서 안정화되고, 고주파 증폭기 AMP(34)에서 증폭되고, 고주파 가변감쇠기(28)에서 레벨이 조절되어, 50Ohm 3db 펫(21)에서 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 전송선로 트랜스로 구성된 n개의 광대역 전력 2분배기(25)를 종속으로 연결접속한 다중분배기에 의해 EV1, EV2. EV3. EV4.…를 출력하여, n개의 VHF주파수 혼합기(38)의 절체기 CHN(48)의 입력점에 각각 입력된다.
B'에 입력된 중간주파수 10.7Mhz, if1.if2.if3.if4.…는, 각각의 VHF주파수혼합기(30)의 절체기 CHN(48)의 입력점에 각각 입력되고, P.T.T.mike(47)의 조작에 의해 VHF비상방송이 절체선택되며, 50Ohm 3d펫(21)에 입력되어 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 2개의 여과기 FIL(31)에서 고조파와 불요주파수를 제거하여, 혼합기 MIX(32)에 입력된다.
한편 국부발진기(35)는 수정진동자 X-TAL(40)에 의해 발진되는 발진기 OSC(42)에서 발진되고, 완충기 BVF(43)에서 안정화되며, 고주파증폭기 AMP(34)에서 증폭되고 체감기(44)에서 체감되지 않고 발진주파기로 여과기 FIL(31)에서 여과되어, VHF 주파수혼합기(38)에 입력되며, 50Ohm 3db 펫(21)에서 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 체배기(33)에서 도합 6체배되며, 여과기 FIL(31)에서 고조파와 불요주파수를 제거하여 혼합기 MIX(32)에 입력되며, B'에서 입력된 10.7Mhz의 신호 혹은 바상방송 및 분배기(45)의 10.7Mhz와 혼합되어 Lo-10.7=Rf를 출력하여 3단의 여과기 FIL(31)에서 고조파와 불요주파수를 제거하고 정형되어, 고주파 가변감쇠기(28)에서 레벨이 조절되며, 50Ohm 3db 펫(21)을 거쳐 Vf1.Vf2.Vf3.Vf4.…로 IF/VHF 주파수 변환기(11)의 출력점 C에 출력한다.
제8도는 본 발명에 의한 IF/MF 주파수 변환기의 구성도이다.
IM/MF 주파수변환기(12)에는, MF 비상방송 및 분배기(46)과 n조의 MF 주파수 혼합기(39) 및 MF 국부발진기(37)이 내장되어 있으며, 중간주파수 455Khz를 송신주파수로 변환시키는 헤테로다인 주파수변환기이다. MF 비상방송 및 분배기(46)은 4550Khz의 수정진동자 X-TAL(40)의 제어로 발진되며, 발진기 OSC(42)의 출력은 체감기(44)에서 455Khz로 1/10 체감되어 AM 변조기 MOD(51)에 입력되고, VHF 비상방송 및 분배기(45)의 X점에서 출력되는 음성전류를 증폭기(52)에서 증폭하고, 고주파 가변감쇠기(28)에서 레벨이 조절되어, 50Ohm 3db 펫(21)을 거쳐 전송선로 트랜스로 구성된 n조의 광대역 전력 2분배기(25)를 종속으로 연결접속한 다중분배기에 의해 Em1.Em2.Em4.…를 출력하여 n개의 MF 주파수혼합기(39)의 절체기 CHN(48)의 입력점에 각각 입력된다. b'에 입력된 중간주파수 455Khz if1.if2.if3.if4.…는 각각의 MF 주파수혼합기(39)의 절체기 CHN(48)의 입력점에 입력되고, P.T.T. mike(47)의 조작에 의해 일반 MF 방송과 비상방송이 절체선택되며, 50Ohm 3db 펫(21)에 입력되어 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 2개의 여과기 FIL(31)에서 고조파와 불요주파수를 제거하여 혼합기 MIX(32)에 입력된다.
한편 MF 국부발진기(37)은, 수정진동자 X-TAL(40)에 의해 발진되는 발진기 OSC(42)에서 발진되고, 완충기 BUF(43)에서 안정화되어, 고주파증폭기 AMP(34)에서 증폭되며, 체감기(44)에서 1/10로 체감되어, 여과기 FIL(31)에서 여과되고, MF 주파수혼합기(39)에 입력되어 50Ohm 3db 펫(21)에서 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 2개의 여과기 FIL(31)에서 여과되어 혼합기 MIX(32)에 입력되어 b'에서 입력되는 455Khz의 신호, 혹은 MF 비상방송 및 분배기(46)의 신호와 혼합되어 Lo-455Khz=Rf를 출력하여 3단의 여과기 F1.F2.F3.(31)에서 고조파성분과 불요주파수를 제거하고 정형되어, 고주파 가변감쇠기(28)에서 레벨이 조절되며, 50Ohm 3db 펫(21)을 거쳐 mf1.mf2.mf3.mf4.…로 IF/MF 주파수변환기(12)의 출력점 c에 출력한다.
제9도는 본 발명에 의한 VHF 전력증폭기의 구성도와 전력합성기의 상세 회로도이다.
VHF 전력증폭기(13)에는, n개의 광대역 전력증폭기(54)와 n개의 광대역 전력 2합성기(62)를 종속으로 연결접속한 다중합성기가 내장되어 있으며, IF/VHF 주파수변환기(11)에서 입력되는 신호를 소요의 전력으로 증폭하며, 하나의 출력으로 합성한다.
c'에 입력된 Vf1.Vf2.Vf3.Vf4.…는, 각각의 광대역 전력증폭기(54)의 50Ohm 3db 펫(21)에 입력되어, 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되어, 대역통과여과기 BPF(53)에서 고조파와 불요주파수를 제거하고 필요한 주파수만을 통과시키며, 고주파 가변감쇠기(28)에서 과입력으로 인한 폐단을 없애기 위해 레벨을 조절하여, 전압증폭기(55)에서 증폭되며, 구동기 DVR(56)에서 충분한 여진세력(勵振勢力)을 얻어 종단전력 증폭기 PA(57)과 1 : 4 임피던스변환기 TLT(61)에서, 소요의 전력과 필요한 임피던스로 변환 출력되며, 저역통과여과기 LPF(58)에서 고조파를 제거하여, 출력점 D1. D2.D3.D4.…로 각각 출력되고, D1, D2는 광대역 전력 2합성기(62)의 1에 각각 입력되며, 합성된 출력은 광대역 전력 2합성기(62)의 3에 입력되고, D3, D4는 광대역 전력 2합성기(62)의 2에 각각 입력되어 합성된 출력은 광대역 전력 2합성기(62)의 3에 입력되어, D1.D2.D3.D4.…가 합성되며, 하나의 출력으로 VHF 전력증폭기(13)의 출력점 E에 출력한다.
제10도는 본 발명에 의한 MF 전력증폭기 구성도와 전력합성기의 상세 회로도이다.
MF 전력증폭기(15)에는, n개의 광대역 전력증폭기(54)와 n개의 광대역 전력 2합성기(62)를 종속으로 연결접속한 다중합성기가 내장되어 있으며, IM/MF 주파수변환기(12)에서 입력되는 신호를 소요의 전력으로 증폭하며, 각각의 출력전압을 하나의 출력으로 합성한다.
c'에 입력된 mf1.mf2.mf3.mf4.…는, 각각의 광대역 전력증폭기(54)의 50Ohm 3db 펫(21)에 입력되어 입출력 임피던스가 정합되고 안정화되며, 대역통과여과기(53)에서 고조파와 불요주파수를 제거하고 필요한 주파수만을 통과시키고, 고주파 가변감쇠기(28)에서 과입력으로 인한 폐단을 없애기 위해 레벨을 조절하며, 전압증폭기(57)에서 증폭되고, 구동기 DVR(56)에서 충분한 여진세력을 얻어 종단전력증폭기(56)과 1 : 4임피던스변환기 TLT(61)에서 소요의 전력과 소요의 임피던스를 얻게 되며, 저역통과여과기(58)에서 고조파를 제거하여 출력점 d1.d2.d3.d4.…에 각각 출력되며, d1.d2.는 광대역 전력 2합성기(62)의 1에 각각 입력되고, 합성된 출력은 광대역 전력 2합성기(62)의 3에 입력된다.
d3.d4,는, 광대역 전력 2합성기(62)의 2에 각각 입력되고, 합성된 출력은 광대역 전력 2합성기(62)의 3에 입력되어, d1.d2.d3.d4.…가 합성되어 하나의 출력으로 MF 전력증폭기(15)의 출력점 e에 출력한다.
제11도는 본 발명에 의한 광대역 전력증폭기의 상세 회로도이다.
50Ohm 3db 펫(21)은, 리턴 로스를 6db 이상 개선하여 입출력 임피던스를 정합하고, 출력측에서 귀환(歸還)하는 세력을 억제하여 회로를 안정화시킨다. 결점으로 여겨지는 삽입손실이 있으나, 전단(前段)에서 이득(GAIN)의 여유가 있으며 다중화회로에서는 불가결한 것이다.
L1.L2.로 구성된 대역통과여과기 BPF(53)은, 증폭기에 입력되기전에 고조파 성분과 불필요한 대역을 제거하여, 증폭기의 효율을 높이고 타채널에 간섭을 최대한 억제하는데 있다. Q1.D.VR.R로 구성된 고주파 가변감쇠기(28)은, 증폭기들의 과입으로 인한 포화현상을 방지하고 증폭기의 효율화를 도모한 것이다.
전압증폭기(55)의 Q2에서 입력 임피던스는 50Ohm이며, 출력측의 4 : 1 전송선로 트랜스에 의해 200 : 50Ohm로 무조정 변환되는 광대역 회로이며, 입력 임피던스 50Ohm로 입력되는 Q3의 구동기 DVR(56)은1, 1 : 4 전솔선로 트랜스에 의해 12.5 : 50Ohm으로 변환되는 무조정 변환되는 광대역 회로이며, 입력 임피던스 50Ohm로 입력되는 Q3의 구동기 DVR(56)은, 1 : 4 전솔선로 트랜스에 의해 12.5 : 50Ohm으로 변환되는 무조정 변환되는 광대역 회로이며, 임력 임피던스 50Ohm의 종단전력증폭기 PA(57)은 Q4로 증폭되며, 출력용 1 : 4 전송선로 트랜스 TLT(61)에 의해 12.5 : 50Ohm로 무조정 변환되는 광대역 증폭기이며, 저역통과여과기 LPF(58)에서 고조파를 60db 이상을 제거하며, MF 대역에서부터 VHF 대역에 이르기까지 무조정으로 동작되는 AB급 광대역 증폭기이다. 표 1은 전송선로 트랜스를 이용한 광대역 전력증폭기의, 부하 임피던스와 출력관계를 나타낸 표이다.
[표 1]
Figure kpo00001
설계시 전원전압과 소요전력이 결정되면, 표 1에 의해 전송선로 트랜스로의 임피던스 변환기를 선정하여 간편하게 설계할 수 있다. 출력전력은 전원전압 Vcc를 12Volt. 포화전압 Vsat를 2Volt로 했을때, Po-(Vcc-Vsat)2/2.의 계산치이다.
제12도(a)는 본 발명에 의한 VHF/MF 전력합성기와 공중선 결합기를, 200Ohm의 평행 2선식 유도무선 공중선 선로에 결합시킨 상세 회로도이다. VHF/MF 전력합성기(16)은, 광대역 전력 2합헝기(62)로 구성되어 잇으며, 트로이덜 코어와 하이브리드를 전력에 합당하게 설계 제작된다.
VHF 전력증폭기(13)의 출력점 E는, VHF 대역의 Vf1. Vf2. Vf3. Vf4. …의 합성된 출력이며, VHF/MF 전력합성기(16)의 입력점 E'에 입력되고, MF 전력증폭기(15)의 e는, MF 대역의 mf1.mf2.mf3.mf4.…가 합성된 전력의 출력이며, VHF/MF 전력합성기(16)의 e'에 입력되어 출력점 F에 Vf1.Vf2.Vf3.Vf4.…와 mf1.mf2.mf3.mf4.…가 합성된 전력이 출력되며, 급전선(18)에 의해 공중선결합기(63)의 입력점 F'에 도입되며, 입출력간의 분리도를 높이고 동상전류의 유입(流入)을 차단시키는 1 : 1 전송선로 트랜스로 된 플로트 평형변환기(64)를 거쳐, 1 : 4 임피던스 변환기능과 평형변환 기능을 동시에 갖춘 평형변환기(66)에서 평형형회로로 변환되고 임피던스는 50 : 200Ohm로 변환되어, 특성 임피던스 200Ohm±10%의 평행 2선식 선로의 종단에 종단저항(69)로 종단된 유도무선 공중선선로(68)에 공급된 고주파 전류는, 공중선 선로상에 자속(磁束)을 균일하게 발생시키면서 진행하고, 나머지 고주파 전류는 종단저항(69)에서 열로써 소멸되고, 선로상에 발생된 자속에 의해 방송을 선택수신 할 수 있게 한다.
제12도(b)는 본 발명에 의한 VHF/MF 전력합성기와 공중선결합기를 100Ohm의 평행 2선식 유도무선 공중선 선로에 결합시킨 상세 회로도이다.
특성 임피던스 100Ohm의 평행 2선식 공중선 선로와 결합시키는 공중선결합기(63)은, 강제평형 변환기(65)와 4 : 9 임피던스변환기(67)로 구성되어 있다. 공중선결합기(63)의 입력점 F'에 입력된 고주파 전류는, 강제평형변환기(65)에 불평형형회로에서 평형형회로로 변환되고, 4 : 9 임피던스변환기(67)에 의해 50 : 112.5Ohm으로 변환되어 특성 임피던스 100Ohm±10%의 평행 2선식 선로(68)의 종단에 종단저항(69)로 종단된 평행 2선식 유도무선 공중선선로(68)에 공급된 VHF 대역의 Vf1.Vf2. Vf3.Vf4.…와 MF 대역의 mf1.mf2.mf3.mf4.…로 합성된 고주파 전류는, 공중선선로상에 자속을 균일하게 발생시키면서 진행하고, 나머지 전력은 종단저항(69)에서 열로써 소멸되며, 균일하게 발생된 자속에 의해 선로의 주위에서 일반 라디오 수신기로 방송채널을 선택수신할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 지하구축물 등의 구조물에서 VHF 대역과 MF 대역의 다중화된 방송의 기술품위를 지상공간에서 수신되는 전자파(電磁波)에 의한 기술품위와 동일하고, 지속적으로 안정하게 유지될 수 있도록 하기 위해, LC 결합회로의 여러가지 단점을 전송선로 트랜스를 이용한 회로의 장점으로 보완하고 개선하여,
첫째, 장치의 안정화를 위해 중계방식은 중간주파수를 완충 기능으로하여, 출력측 고주파의 귀환현상을 적극적으로 억제하여 기생진동을 방지하고, 리턴 로스를 6db 이상 개선하는 50Ohm 3db 펫(21)과 고주파 가변감쇠기(28)을 회로의 중요부분에 활용하고, 공중선결합기(63)에서 불평형형을 평형형으로 변환시키는 평형변환기(64) 혹은 (65)와 평행 2선식 유도무선 공중선선로(68)의 특성 임피던스에 정합시키는 임피던스 변환기(66) 혹은 (67)에 의해 공중선선로의 불균형 동작으로 발생하는 출력저하, 기생진동, 불요주파수 방식, 잡음의 발생, 등을 억제하여 지속적인 안정동작을 유지한다.
둘째, 성중의 재현화에 있어서는, 재현성이 우수하고 광대역을 최대특징으로 하는 전송선로 트랜스를 이용한 광대역 다중분배기(29)에 입력되는 수신공중선(17)의 고주파 세력을, 기술품위에 손상을 주지 않고, 광대역에 걸쳐 무조정으로 다중분배하고, 주파수변환기의 주파수변동을 개선하기 위해, VHF 국부발진기(35) MF 국부발진기(37)의 수정진동자(40)을 60℃의 초소형 더미스터(41)로 항온하고, 2중으로 된 완충기(43), 1/10 체감기(44)등에 의해 주파수 변동율을 1Hz/Day 이내로 수용했다. 또 VHF 및 MF 광대역 전력증폭기(54)의 입출력 임피던스 변환기에, 전송선로 트랜스를 이용한 1 : 4 임피던스 변환기(59), 4 : 1 임피던스 변환기(60), 출력용 1 : 4 임피던스 변환기(61)등을 사용하여, 광대역에 걸쳐 입력신호에 손상을 주지 않고 무조정으로 증폭하며, 저역통과여과기(58)에서 고조파를 VHF 대역에서는 -70db, MF 대역에서는 -60db 이내로 수용하여 채널간의 간섭을 억제하고, 광대역 2합성기(62)를 종속으로 접속한 다중합성기와 VHF/MF 전력합성기(63)에서, 기술품위를 손상하지 않고 광대역에 걸쳐 무조정으로 합성되며, 공중선결합기(16)에 의해 불평형을 평형형으로 변환되고, 종단저항(69)로 종단된 평행 2선식 유도무선 공중선선로(68)에 다중합성된 고주파 전류를 공급되도록 구성하여, 지상공간의 전자파의 기술품위에 최소한의 손상만을 허용하는 성능의 재현성을 갖도록 했다.
셋째, 저렴화에 있어서는 전송선로 트랜스를 이용한 회로는, LC 결합회로에 비해서 설계가 간편하고, 부품의 수가 적고, 광대역이고 무조정회로이기 때문에, VHF 대역과 MF 대역을 공통으로 사용할 수 있도록 표준화하여, 동일 인쇄회로기판을 이용하여 조립공정을 단축할 수 있게 했으며, 또한 호환성(互換性)을 갖도록 했다.
표준화 설계에 의해 제작되는 동일한 인쇄회로기판으로는,
* VHF 광대역 다중분배기(29)와 MF 광대역 다중분배기(29).
* VHF 주파수혼합기(30)과 MF 주파수혼합기(36).
* VHF 주파수혼합기(38)과 MF 주파수혼합기(39).
* VHF 국부발진기(35)와 MF 국부발진기(37).
* VHF 비상방송 및 분배기(45)와 MF 비상방송 및 분배기(46)의 다중분배기.
* VHF 광대역 전력증폭기(54)와 MF 광대역 전력증폭기(54).
* VHF 광대역 전력 2합성기(62)와 MF 광대역 전력 2합성기(62) 및 VHF/MF 전력합성기(16)에 내장된 광대역 전력 2합성기(62). 로 설계 및 제작이 표준화되어 제작공정이 단축되고 제작비를 감축시킨다.
또 전송선로 트랜스에 이용되고 있는 트로이덜 코어는, 양산되고 있으며, 저렴한 가격으로 수급되고 있다. 또 중간주파수는 10.7Mhz, 455Khz로 되있어 보편화된 부품을 사용할 수 있어 제작비를 감축할 수 있다.
전송선로 트랜스를 이용한 회로는, 주위온도등 환경변환에 따른 변동이 적고, 경년열화(經年劣化)에 강하고, 광대역 무조정 회로이기 때문에, A/S, 주파수 변경, 호환(互換)등에 편리함으로 운용비를 절감할 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 지상공간에 설치된 수신공중선(17)에 유기된 미약한 수신세력은 급전선(동축케이블)(18)에 의해 수신공중선 분배기(3)에 전송되며, 수신공중선 2분배기(19)에 의해 VHF 대역과 MF 대역으로 양분되어 각각의 광대역 고주파증폭기(27)에서 VHF 대역과 MF 대역으로 양분되어 각각의 광대역 고주파증폭기(27)에서 소정의 레벨로 증폭되고, 광대역 전력다중분배기(29)에서 VHF 대역은 VF1.VF2.VF3.VF4.…로 분배되고, MF 대역은 mf1.mf2.mf3.mf4.…로 분배되어, n개의 VHF 주파수혼합기(30) 및 VHF 국부발진기(35)로 구성된 VHF/IF 주파수변환기(4)와 n개의 MF 주파수혼합기(36) 및 MF 국부발진기(37)로 구성된 MF/IF 주파수변환기(5)에 각각 입력되어, VHF 대역은 중가주파수 IF1.IF2.IF3.IF4.…를, MF 대역은 중간주파수 if1.if2.if3.if4.…로 각각 변환출력되며, 상기한 중간주파수들은 n개의 VHF 주파수혼합기(38) 및 VHF 국부발진기(37)로 구성된 IF/VHF 주파수변환기(11)과 n개의 MF 주파수혼합기(39) 및 MF 국부발진기(37)로 구성된 IF/MF 주파수변환기(12)에 각각 입력되어, VHF 대역은, VF1.VF2. VF3.VF4.…를, MF 대역은 mf1.mf2.mf3.mf4.…로 각각 원상의 수신주파수로 변환출력되며, 상기한 IF/VHF 주파수변환기(1)에 내장된 VHF 비상방송 및 분배기(45)는, VHF 대역의 중간주파수 IF1.IF2.IF3.IF4.…와 동일한 주파수의 수정진동자(40)에 의해 발진되고, PTT mike(47)의 음성전류로 변조되고, 광대역 전력다중분배기(29)에 의해 Ev1. Ev2.Ev3.Ev4.…로 분배출력되며, IF/MF 주파수 변환기(12)에 내장된 MF 비상방송 및 분배기(46)은, MF 대역의 중간주파수 mf1.mf2.mf3.mf4.…와 동일한 주파수의 수정진동자(40)에 의해 발진되고, PTT mike(47)의 음성전류로 진폭변조되며, 광대역 전력다중분배기(29)에 의해 EM1.EM2.EM3.EM4.…로 다중분배되고, PTT mike(47)의 조작에 따라 VHF대역과 MF 대역이 절체기(48)에 의해 비상방송 출력으로 절환되어 비상방송을 실시할 수 있게 되며, 상기한 IF/VHF 주파수변환기(1) 및 IF/MF 주파수변환기(12)의 출력 VF1.VF2.VF3.VF4, …와 mf1. mf2. mf3. mf4. …는, n개의 광대역 증폭기(54)와 n개의 광대역 전력 2합성기(62)로 구성된 VHF 전력증폭기(13)과 n개의 광대역증폭기(54) 및 n개의 광대역 전력 2합성기(62)로 구성된 MF 전력증폭기(15)에 각각 입력되며, 전압증폭기(55)의 출력측 임피던스 변환기에 4 : 1 전송선로 트랜스(59), 구동기(56)의 출력 임피던스 변환기에 4 : 1 전송선로 트랜스(60), 종단증폭기(57)의 출력 임피던스 변환기에 1 : 4 전송선로 트랜스(61)을 각각 사용하여 광대역에 걸쳐 무조정으로 임피던스 변환되고 정합되어 소요의 전력으로 증폭되며, 저역통과여과기(58)를 거쳐 n개의 광대역 전력 2합성기(62)를 종속으로 접속하여, VHF 대역의 전력 VF1, VF2, VF3, VF4, …를 다중합성하여 VHF 전력증폭기(13)에서 출력되고, MF 대역도 동일한 구성과 과정으로 mf1, mf2, mf3, mf4, …를 다중합성하여 MF 전력증폭기(15)에서 출력되며, 상기한 다중합성된 VHF 대역의 전력과 다중합성된 MF 대역의 전력을 합성하기 위한 VHF/MF 전력합성기(16)은 광대역 전력 2합성기(62)로 구성되 있으며, VHF 대역과 MF 대역의 전력을 광대역에 걸쳐 무조정으로 합성하고, 플로트 평형변환기(64) 또는 강제평형변환기(65)와 평형형 1 : 4 임피던스 변환기(66) 또는 4 : 9 임피던스변환기(67)로 구성된 공중선결합기(63)에 의해 불평형형에서 평형형으로 강제 변환되고, 입력임피던스 50Ohm를 출력 임피던스 200Ohm, 혹은 110Ohm로 광대역에 걸쳐 무조정 변환되며, 종단저항(69)로 종단된 특성 임피던스 200Ohm±10%, 또는 100Ohm±10%의 평행 2선식 유도무선 고중선선로(68)에 정합되도록 구성되며, 고주파 전류는 선로의 주위에 자속을 발생시키면서 종단으로 진행하고, 나머지 전력은 종단저항(69)에 의해 반사되지 못하고 열로써 흡수소멸되며, 선로에서 유도되는 자력선에 의해 전자파의 불감지대인 지하의 구조물내, 또는 지상의 특수 구축물내에서 일반 라디오 수신기로 VHF/MF.MF/AM.등의 여러가지 방송채널을 지상과 동일하게 선택수신 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한 전송선로 트랜스를 주축으로 한 유도무선 다중방송 중계장치.
  2. 제1항에 있어서, 수신공중선(17)에 유기된 고주파 세력은, 수신공중선 분배기(3)에 내장된 수신공중선 2분배기(19)에서 VHF 대역과 MF 대역으로 양분되고, 광대역 전력 2분배기(25)를 종속접속한 광대역 전력다중분배기(29)에서 VHF 대역은 VF1. VF2.VF3.VF4.…로, MF 대역은 mf1.mf2.mf3.mf4.…로 각각 광대역에 걸쳐 무조정으로 분배되는 것을 특징으로 한 전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치.
  3. 제1항에 있어서, VHF 비상방송 및 분배기(45)와 MF 비상방송 및 분배기(46)의 분배회로를 광대역 전력 2분배기(25)를 종속으로 연결한 광대역 전력다중분배기(29)에서 Ev1.Ev2.Ev3.Ev4.…와 EM1.EM2.EM3.EM4.…로 광대역에 걸쳐 무조정으로 다중 분배되는 것을 특징으로 한 전송선로 트랜스를 주축으로 한 유도무선 다중방송 중계장치.
  4. 제1항에 있어서, VHF 전력증폭기(12)와 MF 전력증폭기(15)의 전압증폭기(55)의 출력 임피던스 변환기에 4 : 1 전송선로 트랜스(59)를, 구동기(56)의 출력 임피던스 변환기에 4 : 1 전송선로 트랜스(60)을 종단증폭기(57)의 입출력 임피던스 변환기에 1 : 4 전송선로 트랜스(61)을 각각 이용하여, 광대역에 걸쳐 무조정으로 임피던스 변환되며, 입출력 임피던스가 정합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전송선로 트랜스를 주축으로한 유도무선 다중방송 중계장치.
  5. 제1항에 있어서, n개의 광대역 전력 2합성기(62)를 종속으로 연결하여, VHF 대역의 VF1.VF2.VF3.VF4.…를 다중합성하고, 동일한 구성과 동일한 과정으로 MF 대역의 mf1.mf2.mf3.mf4.…를 다중합성하며, VHF/MF 전력합성기(16)에 의해 VHF 대역과 MF 대역을 광대역에 걸쳐 무조정으로 다중 합성되도록 구성되는 것을 특징으로 한 전송선로 트랜스를 주측으로 한 유도무선 다중방송 중계장치.
  6. 제1항에 있어서, 플로트 평형변환기(64) 또는 강제평형변환기(65)와 평형형 1 : 4 임피던스 변환기(66) 또는 4 : 9 임피던스 변환기(67)로 구성된 공중선결합기(63)에서, 불평형형을 평형형으로 강제변환되고, 입력임피던스 50Ohm를 평형형 1 : 4 임피던스 변환기(66)에 의해 200Ohm로, 또는 4 : 9 임피던스 변환기 (67)에 의해 110Ohm로 광대역에 걸쳐 무조정으로 변환되며, 종단저항(69)로 종단된 200Ohm±10% 또는 100Ohm±10%의 특성 임피던스를 가진 평행 2선식 유도무선 공중선선로(68)에 정합되도록 구성되는 것을 특징으로한 전송선로 트랜스를 주축으로 한 유도무선 다중방송 중계장치.
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