WO2010050760A2 - 소형화된 구조의 dc 차단 장치 - Google Patents

소형화된 구조의 dc 차단 장치 Download PDF

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WO2010050760A2
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    • H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
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Definitions

  • the present invention relates to a DC blocking device, and more particularly, to a DC blocking device used in a mobile communication system such as a tower mounted amplifier (TMA).
  • TMA tower mounted amplifier
  • the mobile base station amplifies a signal to be transmitted by a high power amplifier located in the base station when transmitting a signal, and then transmits a transmission signal to an antenna installed in a tower through a feed cable, and the antenna installed in the tower radiates a transmission signal.
  • the mobile communication base station system amplifies a weak reception signal by receiving a signal from the antenna installed in the tower and transmitting the signal to a low noise amplifier in the base station through a feed cable.
  • the base station system and the antenna are generally installed at a considerable distance, and there is a problem that the signal is attenuated while the transmission signal and the reception signal are transmitted through the feed cable.
  • the base station system and the antenna reaches several tens of meters, more than 3dB of the input signal may be attenuated, which may cause a decrease in reception sensitivity due to a relative increase in reception.
  • the TMA is provided with an RF signal and a DC power signal together, and needs to be transmitted separately from the RF signal and the DC power signal.
  • a mobile communication device such as a repeater other than the TMA also needs a device that separates and transmits the RF signal and the DC power signal.
  • DC blocking device is a device that receives the RF signal and DC power signal at the same time to separate them or to block the DC power signal, such a DC blocking device and its circuit diagram is shown in Figs.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a general DC blocking device.
  • the RF signal and the DC power signal is input to the terminal (a).
  • the DC power signal cannot pass through the capacitor C1
  • the RF signal passes through the capacitor and is output to the terminal b.
  • the RF signal of the RF signal and the DC power signal cannot pass through the inductor, and the DC power signal is output to the terminal (c) through the inductor L1.
  • the DC blocking device functions to separate the DC power signal and the RF signal into different paths by a combination of an inductor and a capacitor.
  • a DC blocking device that blocks only the DC signal without providing a separate path for the DC signal is used, in which case no inductor is provided.
  • FIGS. 2 to 3 are exploded perspective views and cross-sectional views of a conventional DC blocking device.
  • a conventional DC blocking device is formed on a connector including an inner conductor 100, an outer conductor 102, a housing 104, and a coupling plate 106, and formed on an inner conductor 100. It may include a branch groove 108, the insertion groove 110 and the insertion conductor 112 is inserted into the insertion groove (110).
  • An RF signal is applied to the inner conductor 100, and the outer conductor 102 is electrically connected to ground.
  • Branch conductors 108 and insertion grooves 110 are formed in the inner conductor 100.
  • An inductor (not shown) is electrically connected to the branch groove 108, and the DC power signal is output through the inductor electrically connected to the branch groove 108.
  • an insertion conductor 112 is inserted into the insertion groove 110.
  • the insertion conductor 112 is not electrically connected to the inner conductor 100 and is inserted at a predetermined distance. Capacitance is formed between the inner conductor 100 and the insertion conductor 112, and by coupling, the RF signal is coupled to the insertion conductor and output to the outside.
  • the length of the section in which the coupling is to be performed (that is, the length of the insertion conductor) must be set to 1/4 of the wavelength.
  • the length of the coupling section becomes longer as the frequency decreases.
  • the length of the coupling section becomes longer, which increases the size of the DC blocking device and increases the density of the mobile communication equipment. There was a problem of being spatially restricted when mounted.
  • Another object of the present invention is to propose a DC blocking device capable of minimizing spatial constraints when mounted in mobile communication equipment.
  • Still another object of the present invention is to propose a structure in which proper coupling can be made even if the length of the coupling portion in the DC blocking device is reduced.
  • the internal conductor to which the RF signal is applied And an outer conductor electrically connected to ground, wherein the inner conductor has an insertion groove formed therein, and the insertion groove is inserted into the insertion groove without contact with the inner conductor and is inserted at a predetermined distance.
  • Miniaturized DC blocking devices are provided in which the diameter of the outer conductor at the portion into which the conductor is inserted is set differently from the diameter of the other portion.
  • the diameter of the outer conductor at the portion where the insertion conductor is inserted is set larger than the other portions.
  • the internal conductor to which the RF signal is applied And an outer conductor electrically connected to a ground, wherein the inner conductor further includes an insertion groove, and the insertion groove is inserted into the insertion groove without contact with the inner conductor and is inserted at a predetermined distance.
  • the conductor is provided with a miniaturized DC blocking device comprising a high impedance part having a relatively large diameter and a low impedance part having a relatively small diameter.
  • a spatial restriction can be minimized when the DC blocking device is mounted on a mobile communication device, and an appropriate coupling can be made even if the length of the coupling part in the DC blocking device is reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a general DC blocking device.
  • 2 to 3 is an exploded perspective view and a cross-sectional view of a conventional bisuti.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of a DC blocking device of a miniaturized structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a DC blocking device having a miniaturized structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a reactance curve when a conventional DC blocking device is used and when a DC blocking device according to the present invention is used.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a DC blocking device using a delay wave structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a cross-sectional view of a DC blocking device using a delay wave structure according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 9 is a diagram showing the reflection loss when the insertion conductor of the general line shape is used and the reflection loss when the insertion conductor of the delay wave structure according to the present invention is used.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a DC blocking device having a miniaturized structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a DC blocking device having a miniaturized structure according to a first embodiment of the present invention. Figure is shown.
  • the DC blocking device includes a connector including an inner conductor 400, an outer conductor 402, a connector housing 404, and a coupling plate 406. It includes a 450 and the insertion conductor 412, the inner conductor 400 is formed with a branch groove 408, the insertion groove 410, the diameter of the outer conductor 402 in the region where the insertion conductor is inserted is different It is set larger than the diameter of the region.
  • An RF cable is coupled to the connector 450, and an RF signal and a DC power signal are supplied from the RF cable.
  • the RF cable may be a coaxial cable.
  • the DC power signal is provided with the RF signal to power a modem or other device mounted on a TMA or repeater.
  • the inner conductor 400 to which a signal is applied is an inner conductor of a connector.
  • the inner conductor 400 of the connector may be an inner conductor of a general transmission line, or may be an inner conductor to which an RF signal is applied in various devices. It will be apparent to those skilled in the art.
  • the inner conductor 400 and the outer conductor 402 of the connector 450 function as a signal transmission path, the RF signal and the DC power signal are applied to the inner conductor 400, and the outer conductor 402 has a ground potential. to provide.
  • the inner conductor 400 and the outer conductor 402 may have a cylindrical shape.
  • An inductor (not shown) may be coupled to the branch groove 408 formed in the inner conductor.
  • the DC power signal signal is output to the outside through an inductor coupled to the branch groove 408 to supply DC power to a device such as a modem.
  • the DC blocking device of the present invention does not have to have a branch groove 408.
  • the branch groove 408 is not provided and is not electrically coupled with the inductor.
  • Insert conductor 412 is inserted into the insertion groove 410 formed in the inner conductor. Insert conductor 412 is electrically connected to an RF signal output terminal (not shown).
  • the insertion conductor 412 is inserted at a predetermined distance d from the inner conductor 400.
  • the gap d between the insertion conductor 412 and the inner conductor may be filled with a dielectric, and a general air layer may serve as the dielectric. If the dielectric is filled, a Teflon dielectric may be used.
  • An electromagnetic coupling phenomenon occurs between the inner conductor 400 and the insertion conductor 412, and the RF signal applied to the inner conductor 400 is coupled and output from the inner conductor 400 to the insertion conductor 412. .
  • the outer conductor 402 includes a low impedance part 402a and a high impedance part 402b.
  • the diameter of the outer conductor 402 is set relatively small in the low impedance part 402a, and set relatively large in the high impedance part 402b.
  • the outer conductor is embodied as a high impedance part 402b having a relatively large diameter, and the inner conductor and the insertion conductor In the portion (a) where no coupling occurs between the outer conductor is implemented as a low impedance part 402a having a relatively small diameter.
  • the diameter of the outer conductor is set differently to reduce the size of the DC blocking device.
  • the length of the portion where the coupling takes place between the inner conductor and the insertion conductor should be set to a length of ⁇ / 2 which is 1/2 of the center frequency wavelength ⁇ .
  • the length of the coupling portion should be set to about 42 mm.
  • the diameter of the low impedance part may be set to 16 mm, and the diameter of the high impedance part may be set to about 26 mm.
  • the length can be set short.
  • the length of the portion where coupling occurs is set to ⁇ / 2 because it has the highest coupling amount when the length is ⁇ / 2. This is because the return loss of the conventional DC blocking device has the smallest return loss in half the wavelength.
  • the reactance is changed in the high impedance part, which acts like a matching stub in a general RF circuit.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a return loss curve when a conventional DC blocking device is used and when a DC blocking device according to the present invention is used.
  • the solid line is a return loss curve of a DC blocking device having a constant diameter of a conventional external conductor
  • the dotted line is a return of a DC blocking device in which the diameter of the external conductor is set relatively large at a portion where coupling occurs as in the present invention.
  • the Loss curve is shown.
  • the structure of the present invention has a minimum return loss when the frequency is about 1.03 GHz.
  • the conventional DC blocking device having a constant outer conductor diameter has a minimum return loss at about 3.45 GHz.
  • the length of the portion b in which the coupling occurs may also be shortened to about one third. That is, in the DC blocking device having the structure of the present invention, the length of the portion (b) where the coupling takes place can be about one third shorter than that of the conventional art, and the length of the insertion groove 410 and the insertion conductor 412 is It can be set to about lambda / 12. That is, when the RF signal of the 850MHz ⁇ 900MHz band is used, the DC blocking device according to the present invention can be set to a length of about 14mm the coupling occurs.
  • the structure of the DC blocking device according to the present invention can minimize the spatial constraints occurring when mounted in the mobile communication equipment.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a DC blocking device having a miniaturized structure according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a DC blocking device having a miniaturized structure according to a second embodiment of the present invention. Figure is shown.
  • the first embodiment is a structure for miniaturization through the change of impedance
  • the second embodiment is a structure for miniaturization by applying a slow-wave structure to the inserted conductor.
  • a DC blocking device includes a connector unit including an inner conductor 700, an outer conductor 702, a connector housing 704, and a coupling plate 706. 750 and an insertion conductor 712, and an insertion groove 710 is formed in the inner conductor 700.
  • FIG. 7 illustrates a case in which the inner conductor 700 to which a signal is applied is an inner conductor of a connector.
  • the inner conductor 700 of the connector may be an inner conductor of a general transmission line or may be an inner conductor to which an RF signal is applied in various devices. It will be apparent to those skilled in the art.
  • An RF cable is coupled to the connector 750, and an RF signal and a DC signal are supplied from the RF cable.
  • the RF cable may be a coaxial cable.
  • the DC signal may be a signal for powering a modem or other device mounted on a TMA or repeater, or may be a signal for bias of another kind.
  • the inner conductor 700 and the outer conductor 702 function as a signal transmission path, the RF signal and the DC signal are applied to the inner conductor 700 and the outer conductor 702 provides the ground potential.
  • the inner conductor 700 and the outer conductor 702 may have a cylindrical shape.
  • an inductor (not shown) may be coupled to the entrance of the internal conductor 700 to transmit the DC signal through a separate path.
  • the inductor may be coupled to the internal conductor 700 to provide the DC power signal to the device through the inductor.
  • the unwanted DC bias When only the unwanted DC bias is to be blocked, it may have a structure as shown in FIG. 7.
  • Insertion conductor 712 is inserted into the insertion groove 710 formed in the inner conductor. Insertion conductor 712 is electrically connected to an RF signal output terminal (not shown).
  • the insertion conductor 712 is inserted at a predetermined distance from the inner conductor 700.
  • a dielectric may be filled between the insertion conductor 712 and the inner conductor, and a general air layer may serve as the dielectric. It will be apparent to those skilled in the art that Teflon dielectric may be used and dielectrics of various materials may be used when the dielectric is filled.
  • An electromagnetic coupling phenomenon occurs between the inner conductor 700 and the insertion conductor 712, and the RF signal applied to the inner conductor 700 is coupled and output from the inner conductor 700 to the insertion conductor 412. . That is, the RF signal applied to the inner conductor 700 is coupled to the insertion conductor 412 but the DC signal is blocked without being coupled.
  • the insertion conductor 712 in which the coupling takes place has a delayed wave structure.
  • the delayed wave structure is a structure in which a periodic pattern is repeated, and a structure for controlling the speed of a signal in a transmission line, but such a delayed wave structure is applied to the insertion conductor 412 of the present invention.
  • the insertion conductor 712 has a structure in which the protrusion 712a and the groove 712b are periodically repeated.
  • 7 and 8 illustrate a structure in which a rectangular protrusion is periodically repeated in cross section, but it will be apparent to those skilled in the art that the protrusion may be variously set.
  • a triangular cross section may be provided so that the cross section of the insertion conductor may have a sawtooth shape.
  • the insertion conductor 712 is formed in a delayed wave structure in order to implement a smaller length of the insertion conductor.
  • the length of the portion where the coupling takes place between the inner conductor 700 and the insertion conductor 712 should be set to a length of ⁇ / 2 which is 1/2 of the center frequency wavelength ⁇ .
  • the length of the coupling portion should be set to about 42 mm.
  • the delay wave structure according to the present invention is used, the length of the insertion conductor is smaller than this. Small size can be implemented.
  • the frequency band to be coupled decreases.
  • the delayed wave structure according to the present invention when applied to the insertion conductor 712, even if the length of the insertion conductor is smaller in the same band, appropriate DC blocking and RF signal coupling can be achieved.
  • FIG. 9 is a diagram showing the reflection loss when the insertion conductor of the general line shape is used and the reflection loss when the insertion conductor of the delay wave structure according to the present invention is used.
  • the insertion conductor of the delayed wave structure has a protrusion diameter of 2.9 mm and the groove diameter of 1 mm, and the number of protrusions and grooves is set to 27.
  • the insertion conductor of the delayed wave structure is used. Although a zero point is formed at about 1.14 GHz, a zero point is formed at about 1.83 GHz when a typical line-shaped insertion conductor is used.

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Distribution Board (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

소형화된 구조의 DC 차단 장치가 개시된다. 개시된 DC 차단 장치는 RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되, 상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분의 직경과 다르게 설정된다. 개시된 DC 차단 장치에 의하면, DC 차단 장치가 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있으며, DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

Description

소형화된 구조의 DC 차단 장치
본 발명은 DC 차단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TMA(Tower Mounted Amplifier)와 같은 이동통신 시스템에 사용되는 DC 차단 장치에 관한 것이다.
이동통신 기지국은 시스템은 신호의 송신 시 기지국 내에 위치한 고출력 증폭기에서 송신하고자 하는 신호를 증폭한 후 급전 케이블을 통해 타워에 설치된 안테나로 송신 신호를 전송하고, 타워에 설치된 안테나가 송신 신호를 방사한다. 또한, 이동통신 기지국 시스템은 신호의 수신 시 타워에 설치된 안테나가 신호를 수신하여 급전 케이블을 통해 기지국 내의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)로 신호를 전송하여 미약한 수신 신호를 증폭한다.
이와 같은 이동통신 기지국 시스템에서 기지국 시스템과 안테나는 상당한 거리를 두고 설치되는 것이 일반적이며, 송신 신호 및 수신 신호가 급전 케이블을 통해 전송되는 동안 신호가 감쇄되는 문제점이 있었다. 기지국 시스템과 안테나가 수십 미터에 이를 경우, 입력 신호의 3dB 이상이 감쇄되는 현상이 발생하기도 하며, 이는 수신 시 상대적인 잡은 증가에 의해 수신 감도의 저하를 초래하기도 한다.
이러한 문제점의 해결을 위해, 안테나와 기지국이 멀리 떨어져서 설치되는 경우, 송수신 필터와 증폭기를 구비하며 안테나에 인접하여 설치되는 TMA의 사용이 저변화되고 있다.
이와 같은 TMA에는 RF 신호 및 DC 전원 신호가 같이 제공되며, RF 신호 및 DC 전원 신호를 분리하여 전송할 필요가 있다. 물론, TMA 이외의 중계기와 같은 이동통신 장비에도 이와 같이 RF 신호와 DC 전원 신호를 분리하여 전송하는 장치가 필요하다.
RF 선호와 DC 전원 선로를 분리하여 설치하는 경우 이러한 장치가 필요 없으나, 이는 공사가 까다롭고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있는 바, 하나의 선로를 통해 RF 신호 및 DC 전원 신호를 분리하여 전송하기 위해 DC 차단 장치가 개발되었다.
DC 차단 장치는 RF 신호 및 DC 전원 신호를 동시에 수신하여 이들을 분리하거나 DC 전원 신호를 차단하는 기능을 하는 장치로서, 이와 같은 DC 차단 장치 및 그 회로도가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.
도 1은 일반적인 DC 차단 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 DC 차단 장치의 동작을 살펴보면, 단자 (a)로 RF 신호 및 DC 전원 신호가 입력된다. RF 신호 및 DC 전원 신호 중 DC 전원 신호는 캐패시터(C1)를 통과할 수 없으며, RF 신호는 캐패시터를 통과하여 단자 (b)로 출력된다.
한편, RF 신호 및 DC 전원 신호 중 RF 신호는 인덕터를 통과할 수 없으며, DC 전원 신호는 인덕터(L1)를 통해 단자 (c)로 출력된다.
이와 같이, DC 차단 장치는 인덕터 및 캐패시터의 조합에 의해 DC 전원 신호 및 RF 신호를 서로 다른 경로로 분리하는 기능을 한다. 물론, DC 신호에 대한 별도의 경로를 제공하지 않고 DC 신호만을 차단하는 DC 차단 장치가 사용되기도 하며 이 경우에는 인덕터가 구비되지 않는다.
도 2 내지 도 3은 종래의 DC 차단 장치의 분해 사시도 및 단면도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 DC 차단 장치는 내부 도체(100), 외부 도체(102), 하우징(104), 결합판(106)으로 이루어지는 커넥터와, 내부 도체(100)에 형성되는 분기홈(108)과 삽입홈(110) 및 삽입홈(110)에 삽입되는 삽입 도체(112)를 포함할 수 있다.
내부 도체(100)에는 RF 신호가 인가되며, 외부 도체(102)는 접지와 전기적으로 연결된다.
내부 도체(100)에는 분기홈(108) 및 삽입홈(110)이 형성된다. 분기홈(108)에는 인덕터(미도시)가 전기적으로 연결되며, DC 전원 신호는 분기홈(108)에서 전기적으로 연결되는 인덕터를 통해 출력된다.
또한, 삽입홈(110)에는 삽입 도체(112)가 삽입된다. 삽입 도체(112)는 내부 도체(100)와 전기적으로 연결되지 않으며 소정 간격 거리를 두고 삽입된다. 내부 도체(100)와 삽입 도체(112) 사이에는 캐패시턴스가 형성되며, 커플링에 의해 RF 신호는 삽입 도체로 커플링되어 외부로 출력된다.
이와 같은 종래의 DC 차단 장치에서 내부 도체와 삽입 도체(112) 사이에서 적절한 커플링이 이루어지려면 커플링이 이루어지는 구간의 길이(즉, 삽입 도체의 길이)는 파장의 1/4로 설정되어야 한다.
따라서, 커플링이 이루어지는 구간의 길이는 주파수가 낮아질 수록 길어지며, 저주파수 대역(850 ~ 900MHz)에서는 커플링 구간의 길이가 길어져서 DC 차단 장치의 사이즈가 증가하고 밀집화된 구조의 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 받는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 보다 소형화된 구조로 제작될 수 있는 DC 차단 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있는 DC 차단 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 구조를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 도출할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되, 상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분의 직경과 다르게 설정되는 소형화된 구조의 DC 차단 장치가 제공된다.
상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분에 비해 크게 설정된다.
상기 외부 도체의 직경이 크게 설정되는 부분에서는 리액터스 변화로 인해 최적 커플링 주파수가 낮아진다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되, 상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 외부 도체는 상대적으로 큰 직경을 가지는 하이 임피던스 파트 및 상대적으로 작은 직경을 가지는 로우 임피던스 파트를 포함하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, DC 차단 장치가 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있으며, DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 DC 차단 장치의 회로 구성을 도시한 도면.
도 2 내지 도 3은 종래의 바이서스티의 분해 사시도 및 단면도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면.
도 6은 종래의 DC 차단 장치가 사용될 경우와 본 발명에 의한 DC 차단 장치가 사용될 경우의 리액턴스 곡선을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면.
도 9는 일반적인 라인 형태의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실과 본 발명에 의한 지연파 구조의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실을 도시한 도면.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 DC 차단 장치는 내부 도체(400), 외부 도체(402), 커넥터 하우징(404), 결합판(406)을 포함하는 커넥터부(450)와 삽입 도체(412)를 포함하고, 내부 도체(400)에는 분기홈(408), 삽입홈(410)이 형성되며, 삽입 도체가 삽입되는 영역에서 외부 도체(402)의 직경은 다른 영역의 직경보다 크게 설정된다.
커넥터부(450)에는 RF 케이블이 결합되며, RF 케이블로부터 RF 신호 및 DC 전원 신호가 공급된다. 일례로, RF 케이블은 동축 케이블일 수 있다. DC 전원 신호는 TMA 또는 중계기 등에 장착되는 모뎀 또는 기타 장치의 전원 공급을 위해 RF 신호와 함께 제공된다.
도 4에는 신호가 인가되는 내부 도체(400)가 커넥터의 내부 도체인 경우가 도시되어 있으나, 일반 전송 선로의 내부 도체일 수도 있으며 그 외에 다양한 장치에서 RF 신호가 인가되는 내부 도체일 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
커넥터(450)의 내부 도체(400) 및 외부 도체(402)는 신호 전송 경로로서의 기능을 수행하며, 내부 도체(400)에는 RF 신호 및 DC 전원 신호가 인가되고 외부 도체(402)는 접지 전위를 제공한다. 내부 도체(400) 및 외부 도체(402)는 원통 형상을 가질 수 있다.
내부 도체에 형성되는 분기홈(408)에는 인덕터(미도시)가 결합될 수 있다. RF 케이블을 통해 커넥터(450)로 입력되는 DC 전원 신호 및 RF 신호 중 DC 전원 신호 신호는 분기홈(408)과 결합되는 인덕터를 통해 외부로 출력되어 모뎀 등의 장치에 DC 전원을 공급한다.
물론, 본 발명의 DC 차단 장치는 분기홈(408)을 구비하지 않아도 무방하다. 전술한 바와 같이, DC 전원 신호에 대한 별도의 경로를 제공할 필요가 없을 경우 분기홈(408)은 구비되지 않으며 인덕터와 전기적으로 결합되지도 않는다.
내부 도체에 형성되는 삽입홈(410)에는 삽입 도체(412)가 삽입된다. 삽입 도체(412)는 RF 신호 출력단(미도시)과 전기적으로 연결되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입 도체(412)는 내부 도체(400)와 소정 간격(d)을 두고 삽입된다. 삽입 도체(412)와 내부 도체 사이의 간격(d)에는 유전체가 채워질 수도 있으며 일반 공기층이 유전체의 역할을 수행할 수도 있다. 유전체가 채워질 경우 테프론 재질의 유전체가 사용될 수 있다.
내부 도체(400)와 삽입 도체(412) 사이에는 전자기적인 커플링 현상이 발생하며, 내부 도체(400)에 인가되는 RF 신호는 내부 도체(400)로부터 삽입 도체(412)로 커플링되어 출력된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 외부 도체(402)는 로우 임피던스 파트(402a)와 하이 임피던스 파트(402b)를 포함한다. 외부 도체(402)의 직경은 로우 임피던스 파트(402a)에서 상대적으로 작게 설정되며, 하이 임피던스 파트(402b)에서 상대적으로 크게 설정된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 도체와 삽입 도체 사이에 커플링이 일어나는 부분(b)에서 외부 도체는 직경이 상대적으로 큰 하이 임피던스 파트(402b)로 구현되며, 내부 도체와 삽입 도체 사이에 커플링이 일어나지 않는 부분(a)에서 외부 도체는 직경이 상대적으로 작은 로우 임피던스 파트(402a)로 구현된다.
이와 같이 외부 도체의 직경을 달리 설정하는 것은 DC 차단 장치의 사이즈를 소형화시키기 위해서이다.
전술한 바와 같이, 내부 도체 및 삽입 도체 사이에서 커플링이 일어나는 부분의 길이는 중심 주파수 파장(λ)의 1/2인 λ/2 길이로 설정되어야 한다. 예를 들어, 850MHz ~ 900MHz 대역의 RF 신호가 사용될 경우, 커플링이 일어나는 부분의 길이는 약 42mm로 설정되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로우 임피던스 파트의 직경은 16mm로 설정될 수 있으며, 하이 임피던스 파트의 직경은 약 26mm로 설정될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체가 직경이 상이한 로우 임피던스 파트(402a)와 하이 임피던스 파트(402b)로 구분될 경우 종래의 경우에 비해 커플링이 일어나는 부분의 길이가 짧게 설정될 수 있다.
종래에 있어서, 커플링이 일어나는 부분의 길이가 λ/2 로 설정되는 것은 길이가 λ/2일 때 가장 높은 커플링량을 가지기 때문이다. 이는 기존의DC 차단 장치의 리턴 로스에서 파장의 1/2 부분에서 가장 작은 리턴 로스를 가지기 때문이다.
본 발명과 같이 외부 도체가 로우 임피던스 파트 및 하이 임피던스 파트를 가질 경우, 하이 임피던스 파트에서는 리액턴스가 변화되며, 이는 일반적인 RF 회로에서 매칭 스터브와 같이 동작하게 된다.
도 6은 종래의 DC 차단 장치가 사용될 경우와 본 발명에 의한 DC 차단 장치가 사용될 경우의 리턴 로스 곡선을 도시한 도면이다.
도 6에서, 실선은 종래의 외부 도체의 직경이 일정한 DC 차단 장치의 리턴 로스 곡선이며, 점선은 본 발명과 같이 커플링이 일어나는 부분에서 외부 도체의 직경이 상대적으로 크게 설정되는 DC 차단 장치의 리턴 로스 곡선을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구조에 의할 경우 주파수가 약 1.03GHz일 때 최소의 리턴 로스를 가진다. 그러나, 외부 도체의 직경이 일정한 종래의 DC 차단 장치는 약 3.45GHz에서 최소의 리턴 로스를 가지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 최소의 리런 로스를 가지는 주파수가 기존의 DC 차단 장치에 비해 약 1/3이므로, 커플링이 일어나는 부분(b)의 길이 역시 약 1/3로 짧아질 수 있다. 즉, 본 발명의 구조를 가지는 DC 차단 장치는 커플링이 일어나는 부분(b)의 길이가 종래에 비해 약 1/3 짧아질 수 있으며, 이는 삽입홈(410) 및 삽입 도체(412)의 길이가 약 λ/12로 설정될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 850MHz ~ 900MHz 대역의 RF 신호가 사용될 경우, 본 발명에 의한 DC 차단 장치는 커플링이 일어나는 부분의 길이가 약 14mm로 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 DC 차단 장치의 구조는 이동통신 장비에 장착될 때 발생하는 공간적인 제약을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형화된 구조의 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면이다.
제1 실시예는 임피던스의 변화를 통해 소형화를 도모하는 구조이고 제2 실시예는 지연파(Slow-wave) 구조를 삽입 도체에 적용하여 소형화를 도모하는 구조이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 DC 차단 장치는 내부 도체(700), 외부 도체(702), 커넥터 하우징(704), 결합판(706)을 포함하는 커넥터부(750)와 삽입 도체(712)를 포함하고, 내부 도체(700)에는 삽입홈(710)이 형성된다.
도 7에는 신호가 인가되는 내부 도체(700)가 커넥터의 내부 도체인 경우가 도시되어 있으나, 일반 전송 선로의 내부 도체일 수도 있으며 그 외에 다양한 장치에서 RF 신호가 인가되는 내부 도체일 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
커넥터부(750)에는 RF 케이블이 결합되며, RF 케이블로부터 RF 신호 및 DC 신호가 공급된다. 일례로, RF 케이블은 동축 케이블일 수 있다. DC 신호는 TMA 또는 중계기 등에 장착되는 모뎀 또는 기타 장치의 전원 공급을 위한 신호일 수도 있으며, 다른 종류의 바이어스를 위한 신호일 수도 있다.
내부 도체(700) 및 외부 도체(702)는 신호 전송 경로로서의 기능을 수행하며, 내부 도체(700)에는 RF 신호 및 DC 신호가 인가되고 외부 도체(702)는 접지 전위를 제공한다. 내부 도체(700) 및 외부 도체(702)는 원통 형상을 가질 수 있다.
도 7에는 도시되어 있지 않으나, 내부 도체(700)의 진입부에는 인덕터(미도시)가 결합되어 DC 신호를 별도의 경로로 전송할 수도 있다. 예를 들어, DC 신호가 특정 장치의 전원 신호일 경우 인덕터를 내부 도체(700)에 결합하여 인덕터를 통해 DC 전원 신호를 해당 장치에 제공할 수 있을 것이다. 원하지 않은 DC 바이어스만을 차단하고자 할 경우에는 도 7과 같은 구조로 이루어질 수 있다.
내부 도체에 형성되는 삽입홈(710)에는 삽입 도체(712)가 삽입된다. 삽입 도체(712)는 RF 신호 출력단(미도시)과 전기적으로 연결되어 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 삽입 도체(712)는 내부 도체(700)와 소정 간격을 두고 삽입된다. 삽입 도체(712)와 내부 도체 사이에는 유전체가 채워질 수도 있으며 일반 공기층이 유전체의 역할을 수행할 수도 있다. 유전체가 채워질 경우 테프론 재질의 유전체가 사용될 수도 있고 다양한 재질의 유전체가 사용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
내부 도체(700)와 삽입 도체(712) 사이에는 전자기적인 커플링 현상이 발생하며, 내부 도체(700)에 인가되는 RF 신호는 내부 도체(700)로부터 삽입 도체(412)로 커플링되어 출력된다. 즉, 내부 도체(700)로 인가되는 RF 신호는 삽입 도체(412)로 커플링되나 DC 신호는 커플링되지 않고 차단된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 커플링이 발생하는 삽입 도체(712)는 지연파 구조를 가진다. 지연파 구조는 주기적인 패턴이 반복되는 구조로서, 전송 선로에서 신호의 속도를 제어하기 위한 구조이나, 이와 같은 지연파 구조가 본 발명의 삽입 도체(412)에 적용된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 삽입 도체(712)는 돌출부(712a)와 그루브(712b)가 주기적으로 반복되는 구조를 가지고 있다. 도 7 및 도 8에는 단면으로 사각형 형태의 돌출부가 주기적으로 반복되는 구조가 도시되어 있으나 돌출부의 형태가 다양하게 설정될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. 예를 들어, 단면이 삼각형인 돌출부가 구비되어 삽입 도체의 단면이 톱니 형태를 가질 수도 있을 것이다.
이와 같이, 삽입 도체(712)를 지연파 구조로 형성하는 것은 삽입 도체의 길이를 보다 소형으로 구현하기 위함이다. 전술한 바와 같이, 내부 도체(700) 및 삽입 도체(712) 사이에서 커플링이 일어나는 부분의 길이는 중심 주파수 파장(λ)의 1/2인 λ/2 길이로 설정되어야 한다. 예를 들어, 850MHz ~ 900MHz 대역의 RF 신호가 사용될 경우, 커플링이 일어나는 부분의 길이는 약 42mm로 설정되어야 하나, 본 발명에 의한 지연파 구조가 이용될 경우 이보다 작은 길이로 삽입 도체의 길이를 소형으로 구현할 수 있다.
도 7과 같은 지연파 구조에서 돌출 부분의 직경과 그루브 부분의 직경의 차이 및 돌출부와 그루부가 반복되는 수가 증가함에 따라 커플링되는 주파수 대역은 낮아진다.
즉, 본 발명에 의한 지연파 구조가 삽입 도체(712)에 적용될 때 동일한 대역에서 삽입 도체의 길이를 보다 소형화 하더라도 적절한 DC 차단 및 RF 신호 커플링이 이루어질 수 있다.
도 9는 일반적인 라인 형태의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실과 본 발명에 의한 지연파 구조의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실을 도시한 도면이다.
도 9에서, 지연파 구조의 삽입 도체는 돌출부의 직경이 2.9mm이고 그루브의 직경이 1mm이며, 돌출부 및 그루부의 수는 27개로 설정하였으며, 반사손실을 비교할 때 지연파 구조의 삽입 도체가 사용되면 약 1.14GHz에서 영점이 형성되나 일반적인 라인 형태의 삽입 도체가 사용되면 약 1.83GHz에서 영점이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및
    접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되,
    상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며, 상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 상기 외부 도체의 직경은 다른 부분의 직경과 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서의 외부 도체의 직경은 다른 부분에 비해 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외부 도체의 직경이 크게 설정되는 부분에서는 리액터스 변화로 인해 최적 커플링 주파수가 낮아지는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 내부 도체에는 인덕터가 결합되기 위한 분기홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  5. RF 신호가 인가되는 내부 도체; 및
    접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체를 포함하되,
    상기 내부 도체에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에 상기 내부 도체와 접촉하지 않으며 소정 거리 간격을 가지고 삽입되는 삽입 도체를 더 포함하며,
    상기 외부 도체는 상대적으로 큰 직경을 가지는 하이 임피던스 파트 및 상대적으로 작은 직경을 가지는 로우 임피던스 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 삽입 도체가 삽입되는 부분에서 상기 외부 도체는 상대적으로 큰 직경을 가지는 하이 임피던스 파트로 구현되고 나머지 부분에서는 로우 임피던스 파트로 구현되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하이 임피던스 파트에서는 리액턴스의 변화로 인해 최적 커플링 주파수가 낮아지는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 내부 도체에는 인덕터가 결합되기 위한 분기홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 소형화된 구조의 DC 차단 장치.
  9. RF 신호가 인가되며 내부에 홈이 형성되는 내부 도체;
    접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체; 및
    상기 내부 도체의 홈에 삽입되며 상기 내부 도체와 전기적으로 이격되는 삽입 도체를 포함하되,
    상기 삽입 도체는 돌출부 및 그루브가 반복되는 구조인 것을 특징으로 하는 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내부 도체에서 상기 삽입 도체로의 커플링이 이루어지며, 커플링 주파수는 상기 돌출부 및 그루브의 사이즈 차이 및 반복되는 돌출부 및 그루브의 수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 돌출부의 단면은 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 내부 도체에는 인덕터가 결합되며, 상기 내부 도체에 DC 신호 및 RF 신호가 인가될 경우 상기 DC 신호는 인덕터가 결합된 경로로 제공되고 상기 RF 신호는 상기 내부 도체에서 상기 삽입 도체로 커플링되는 것을 특징으로 하는 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치.
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