KR100965797B1 - 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인 및 이를적용한 트랜스포머 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인에 관한 것으로, 특정 특성임피던스의 n배(n은 2 이상의 정수)에 해당하는 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블들로 이루어지며, 상기 동축케이블들의 입력단 및 출력단 각각에 있어서 내부도선들은 내부도선들끼리 연결되고 외부도선들은 외부도선들끼리 연결된 구조로 된 것을 특징으로 하는 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인을 제공한다. 따라서 다양한 특성임피던스의 트랜스포머용 라인을 활용하여 트랜스포머를 제작할 수 있게 되어 트랜스포머의 성능이 향상된다.
동축케이블(Coaxial Cable), 트랜스포머(Transformer), 특성임피던스(Charac teristic Impedance)

Description

절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인 및 이를 적용한 트랜스포머{Transformer Line Using Coaxial Insulated Cable}
본 발명은 동축케이블을 이용한 트랜스포머에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원하는 특성임피던스를 얻을 수 있도록 특정 특성임피던스를 가지는 절연된 동축케이블들을 이용하여 임의의 임피던스 비율을 가지는 트랜스포머의 제작에 활용토록 한 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인 및 이를 적용한 트랜스포머에 관한 것이다.
트랜스포머(Transformer)는 주파수 혼합기, 안테나, 고출력 증폭기 등의 여러 분야에서 널리 사용되고 있는 변환기로서, 다양한 임피던스 비율을 가지는 트랜스포머가 개발되어 전송신호 반사손실이나 신호왜곡 등의 문제를 해결하는데 적용되고 있다. 이와 같은 트랜스포머(Transformer)의 설계에 있어서, 전력전달의 효율을 높이고 신호의 반사 및 왜곡을 방지하기 위해서는 소정의 특성임피던스의 값을 가지는 트랜스포머 라인을 사용하는 것이 필수적으로 요구된다.
특정 임피던스 비율의 트랜스포머를 제작하고자 하는 경우, 종래에는 특정 임피던스 비율에 상응하는 특성임피던스 성분을 가지는 라인을 구하여 트랜스포머 제작에 사용하는 것 외에 선택의 수단이 없었으며, 따라서 트랜스포머의 제작에 필요한 특성임피던스 성분을 가지는 라인이 시중에 개발되어 판매되지 않는 것일 경우 트랜스포머 제작에 어려움이 따를 수 밖에 없는 상황이었다.
도 3은 종래의 1:4 트랜스포머에 적용되는 트랜스포머 라인을 나타낸 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 1:4 트랜스포머 라인은 일 예로 25옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블 2개로 구성된다. 이 때, 동축케이블(10) 일단의 내부도선(11)이 다른 동축케이블 일단의 외부도선(12)과 연결된다. 또한 동축케이블(10) 타단의 내부도선(11)은 다른 동축케이블(10) 타단의 내부도선(11)과 연결되고 동축케이블(10) 타단의 외부도선(12)은 다른 동축케이블(10) 타단의 외부도선(12)과 연결됨으로서 50옴:12.5옴의 임피던스 비율을 가지는 1:4 트랜스포머에 이용되는 라인이 제작된다.
하지만 25옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블이 없는 경우에는 50옴:12.5옴의 임피던스 비율을 가지는 1:4 트랜스포머를 구현하지 못하는 문제가 있다.
또한 25옴:6.25옴의 임피던스 비율을 가지는 1:4 트랜스포머를 구현하고자 하는 경우 12.5옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블이 필요하나, 12.5옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블이 시중에 개발되어 판매되고 있지 않은 경우에는 트랜스포머 제품 생산이 지연됨은 물론, 원하는 특성의 트랜스포머를 제작하지 못하게 되는 문제가 발생한다.
이와 같이 종래에는 필요로 하는 특성임피던스와 가장 가까운 값을 가지는 특성임피던스에 해당하는 라인을 구하여 트랜스포머 제작에 활용하고 있는 실정이었으나, 트랜스포머 라인이 제공하는 특성임피던스의 값이 다양하지 않은 관계로 요구되는 특성임피던스와 판매되는 라인의 특성임피던스의 차이가 큰 경우가 많아 원하는 특성의 트랜스포머를 제작하지 못하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하고자 창출된 것으로, 트랜스포머 구현에 필요한 트랜스포머용 라인의 특성임피던스의 선택에 있어서의 제약에 따른 트랜스포머 제작상의 문제점을 극복하고 설계에 필요한 특정 특성임피던스의 트랜스포머용 라인을 적용함으로서 트랜스포머의 성능을 향상하도록 하는 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인 및 이를 적용한 트랜스포머를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인은 특정 특성임피던스의 n배(n은 2 이상의 정수)에 해당하는 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블들로 이루어지며, 상기 동축케이블들의 입력단 및 출력단 각각에 있어서 내부도선들은 내부도선들끼리 연결되고 외부도선들은 외부도선들끼리 연결된 구조로 된 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 양상에 의하며, 본 발명의 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 트랜스포머는 특정 특성임피던스 성분을 가지는 트랜스포머 라인에 의하여 신호가 전송되도록 된 트랜스포머에 있어서, 상기 트랜스포머 라인은 상기 특정 특성임피던스의 n배(n은 2 이상의 정수)에 해당하는 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블들로 이루어지며, 상기 동축케이블들의 입력단 및 출력단 각각에 있어서 내부도선들은 내부도선들끼리 연결되고 외부도선들은 외부도선들끼리 연결된 구조로 된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 절연된 동축케이블들을 병렬 연결하여 특정특성임피던스를 가지는 트랜스포머용 라인으로 활용함으로서 특정특성임피던스에 해당하는 트랜스포머 라인을 별도로 제작하지 않고도 임의의 임피던스 비율을 갖는 트랜스포머를 제작할 수 있는 효과를 제공한다.
또한 요구되는 특성의 트랜스포머를 제조함에 있어서, 절연된 동축케이블들을 이용하여 다양한 특성임피던스에 해당하는 트랜스포머용 라인으로 활용함으로서 트랜스포머의 성능이 향상되도록 하는 효과를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인 및 이를 적용한 트랜스포머의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 트랜스포머용 라인은 특정 특성임피던스의 n배의 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블(10)들로 구성된다.
상기 동축케이블(10)들의 특성임피던스는 트랜스포머 제작에 필요한 트랜스포머 라인의 특성임피던스에 따라 결정된다.
즉, 트랜스포머 제작에 필요한 트랜스포머용 라인에 이용되는 상기 절연된 동축케이블(10)들의 특성임피던스는 하기의 수식1에 따라 결정된다.
[ 수 식 1 ]
Figure 112008056694473-pat00001
여기서 Z0 _ Coaxial은 동축케이블(10)들의 특성임피던스, Z0는 트랜스포머 제작에 필요한 라인의 특성임피던스, n은 트랜스포머 제작에 필요한 라인의 특성임피던스에 대한 동축케이블(10)들의 특성임피던스의 배율에 해당하는 2이상의 정수이다.
일 예로서, 트랜스포머를 제작함에 있어서 25옴(Z0 = 25)의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머 라인이 요구되는 경우, 50옴(Z0 _ Coaxial = 50)의 특성임피던스를 가지는 동축케이블 2개(n = 2)를 이용하여 구성할 수 있다.
또 다른 일 예로서, 트랜스포머를 제작함에 있어서 12.5옴(Z0 = 12.5)의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머 라인이 요구되는 경우, 50옴(Z0 _ Coaxial = 50)의 특성임피던스를 가지는 동축케이블 4개(n=4)를 이용하여 구성할 수 있다.
상기한 바와 같은 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블(10)들은 병렬로 연결된다. 즉, n개의 동축케이블(10)들의 입력단에 있어서 내부도선(11)들은 내부도선(11)들끼리 연결되고, 외부도선(12)들은 외부도선(12)들끼리 연결된다. 입력단에서와 마찬가지로 n개의 동축케이블(10)들의 출력단에 있어서 내부도선(11)들은 내부도선(11)들끼리 연결되고, 외부도선(12)들은 외부도선(12)들끼리 연결된다. 여기서 입력단과 출력단은 동축케이블(10)들마다 특정되어 있는 것은 아니며, 트랜스포머의 연결 상태에 따라 신호가 입력되는 측을 입력단으로 하고, 입력된 신 호가 출력되는 측을 출력단으로 한 것이다.
이와 같이 절연된 동축케이블(10)들을 이용하여 트랜스포머용 라인으로 활용함으로서 일반적으로 구하기 힘든 12.5옴의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머 라인 또는 25옴의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머 라인을 일반적으로 구할 수 있는 50옴의 특성임피던스를 가지는 절연된 동축케이블(10)들로 구현할 수 있으므로 원하는 특성의 트랜스포머를 용이하게 제작할 수 있으며, 이로 인해 트랜스포머의 성능이 향상되도록 할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 1:1 트랜스포머를 나타낸 개략도이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 1:1 트랜스포머는 코어(20)와 상기 코어(20)의 일부를 감고 있는 절연된 동축케이블(10) 2개를 포함하여 구성되며, 이는 상기 수식 1에 있어서 n이 2인 경우에 해당한다.
도 2의 (a)에 도시된 트랜스포머에 이용되는 트랜스포머 라인을 부분 확대하여 도시한 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 동축케이블(10)들의 입력단 및 출력단 각각에 있어서 내부도선(11)들은 내부도선(11)들끼리 연결되고 외부도선(12)들은 외부도선(12)들끼리 연결된다.
상기 동축케이블(10)들의 특성임피던스는 트랜스포머 제작에 요구되는 트랜스포머 라인의 특성임피던스의 2배에 해당하는 값을 가지도록 설계된다.
임피던스의 비율(트랜스포머 라인으로 요구되는 특성임피던스에 대한 동축케 이블의 특성임피던스의 비를 의미하는 것이 아니며, 트랜스포머 라인의 입/출력 임피던스 비율을 의미한다.)이 25옴:25옴인 트랜스포머에 있어서, 50옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블(10) 2개를 병렬 연결함으로서 25옴의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머용 라인으로 활용할 수 있게 된다.
다른 일 예로 12.5옴:12.5옴의 임피던스 비율을 가지는 트랜스포머를 제작하고자 하는 경우, 25옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블(10) 2개를 병렬 연결함으로서 12.5옴의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머용 라인으로 활용할 수 있다. 도 2에는 n이 2인 경우에 해당하는 트랜스포머 및 트랜스포머용 라인이 도시되어 있으나, 12.5옴:12.5옴의 임피던스 비율을 가지는 트랜스포머를 제작함에 있어서 50옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블(10) 4개를 병렬 연결함으로서 12.5옴의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머용 라인으로 활용하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 1:4 트랜스포머를 나타낸 개략도이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 1:4 트랜스포머는 코어(20)와 상기 코어(20)의 일부를 감고 있는 절연된 동축케이블(10) 4개를 포함하여 구성되며, 이는 상기 수식 1에 있어서 n이 2인 경우에 해당하는 트랜스포머용 라인으로 된 트랜스포머를 도시한 것이다.
25옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블이 있는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 50옴:12.5옴의 임피던스 비율을 가지는 트랜스포머 제작이 가능하나, 25 옴의 특성임피던스를 가지는 동축케이블이 없는 경우에는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 50옴의 특성임피던스 2개(n=2)를 병렬 연결하여 25옴의 특성임피던스를 가지는 트랜스포머용 라인으로 활용할 수 있게 된다.
이와 같이 임의의 임피던스 비율을 가지는 트랜스포머 제작에 있어서, 트랜스포머용 라인의 특성임피던스의 2 이상의 정수배에 해당하는 특성임피던스를 가진 절연된 동축케이블(10)들을 병렬 연결하여 트랜스포머용 라인으로 활용함으로서 다양한 특성임피던스를 가지는 동축케이블을 별도로 제작하지 않고도 원하는 특성을 가지는 트랜스포머를 제작할 수 있게 되며, 이로 인해 트랜스포머의 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 1:1 트랜스포머를 나타낸 개략도.
도 3은 종래의 1:4 트랜스포머에 적용되는 트랜스포머 라인을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 1:4 트랜스포머를 나타낸 개략도.
♧ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♧
10 : 동축케이블 11 : 내부도선 12 : 외부도선
13 : 절연체 20 : 코어

Claims (2)

  1. 특정 특성임피던스의 n배(n은 2 이상의 정수)에 해당하는 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블들로 이루어지며, 상기 동축케이블들의 입력단 및 출력단 각각에 있어서 내부도선들은 내부도선들끼리 연결되고 외부도선들은 외부도선들끼리 연결된 구조로 된 것을 특징으로 하는 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인.
  2. 특정 특성임피던스 성분을 가지는 트랜스포머 라인에 의하여 신호가 전송되도록 된 트랜스포머에 있어서,
    상기 트랜스포머 라인은 상기 특정 특성임피던스의 n배(n은 2 이상의 정수)에 해당하는 특성임피던스를 가지는 n개의 절연된 동축케이블들로 이루어지며, 상기 동축케이블들의 입력단 및 출력단 각각에 있어서 내부도선들은 내부도선들끼리 연결되고 외부도선들은 외부도선들끼리 연결된 구조로 된 것을 특징으로 하는 절연된 동축케이블을 이용한 트랜스포머용 라인이 적용된 트랜스포머.
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