결함이 있는 동축선로의 특성해석과 결함 위치 측정 방법
Analysis of Transmission Characteristics of Coaxial Cable having Structural Fault and the Measure Method of Distance-to-Fault
- 주제(키워드) DTF , TDR , FDR , Coaxial cable
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 신철재
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
안테나는 그 목적 상 실외에 설치되며 신호를 급전하기 위해서는 고주파 신호를 저손실로 전송하기 위한 전송선로인 도파관과 동축선로를 사용한다. 일반적으로 동축선로의 임피던스는 선로가 가지는 정전용량 및 인덕턴스에 의해 결정되며, 어떠한 결함적 요인에 의한 선로구조의 변형이 발생하면 임피던스가 변하게 되고 문제가 발생한다. 하지만, 동축선로가 높은 철탑에 설치되거나 혹은 원 거리에 설치되기 때문에 일단 문제가 발생하고 나면 결함의 위치를 찾는 것이 쉬운 일이 아니다. 이러한 동축선로의 유지․보수를 위해 다수의 이론적 배경 하에 DTF (Distance to Fault) 측정장비가 개발되었다. DTF 측정장비는 결함의 위치를 측정 기준점으로부터의 거리 단위[m]로 나타내주기 때문에, 이를 통해 결함이 있는 곳의 위치를 손쉽게 찾아낼 수 있는 도구이다. 과거의 DTF 측정에는 TDR (Time Domain Reflectometry)이 주로 사용되었다. TDR은 신호원으로 Impulse 와 Step 신호를 사용하기 때문에 RF의 관점에서 큰 문제를 발생시키는 결함이 직류적으로 문제가 없다면 측정이 불가능하다. 또한, 다중 결함의 측정이 불가능하다. 반면, FDR은 신호발생기를 이용하여 일정 주파수 간격으로 주파수를 발생시킨 테스트 신호를 이용하므로 TDR로는 측정이 불가능한 다중 결함과 RF적인 임피던스 변화의 측정이 가능하다. 하지만, FDR은 신호발생기의 대역폭에 의해 측정거리와 분해능이 제한되는 단점이 있다. 본 논문에서는 먼저 DTF에 대해 자세히 소개하고, FDR과 TDR을 비교하여 왜 FDR 방식을 선택하여 실험에 사용해야 할지에 대해 설명하였고, 원하는 측정 거리와 분해능에 따른 주파수 대역을 구하고 실제로 결함의 위치를 찾는 법에 대해 기술하였다. 또한, 실제로 사용되는 동축선로에서 임피던스를 변화시키는 결함 요인들을 4가지로 구분하고 모의실험 및 측정을 통하여 각각의 임피던스 특성을 모델링 하였고, 각각의 결함에 대해 모의실험으로 얻어진 이론값과 실제 측정을 통해 얻어진 측정값들을 비교하여 임피던스의 변화추이를 관찰하였다. 그리고 신호발생기의 중심 주파수와 신호 발생 대역은 모의실험을 통해 선택하였으며, 동축선로에 발생된 신호를 인가하고, 반사된 신호를 수신하기 위한 브리지로 Rat-race 커플러를 제작하였다. 스펙트럼 분석기를 통해 측정한 반사 신호 레벨, 신호발생기의 신호 레벨, Rat-race의 전달특성들을 이용하여 반사손실을 계산하였다. 다음으로, 반사손실을 시영역으로 역 푸리에 변환(IFFT)을 하여 결함의 위치를 계산하였다. 앞으로 더 많은 결함 요인들에 대한 연구를 통해 각각의 결함에 대한 임피던스 데이터가 축적된다면 DTF의 측정결과만으로도 어떠한 종류의 결함이 존재하는지에 대한 예측이 가능할 것이며 실제 DTF 장비 개발에도 효과적으로 활용되리라 기대된다.
more목차
제 1 장 서 론
제 2 장 DTF (Distance to Fault)
제 1 절 FDR vs. TDR
제 2 절 FDR을 이용한 DTF 측정
제 1 항 DTF 측정 개요
제 2 항 주파수 대역
제 3 장 동축선로의 결함 분석
제 1 절 동축선로의 특성 임피던스
제 2 절 동축선로에서의 결함
제 1 항 일부 손상된 외부도체
제 2 항 침수에 의한 결함
제 3 항 개방(Open), 단락(Short)
제 4 항 느슨해진 커넥터에 의한 결함
제 4 장 측정 및 고찰
제 1 절 측정 개요
제 2 절 FDR을 이용한 DTF 측정
제 3 절 측 정 결 과
제 1 항 일부 손상된 외부도체
제 2 항 침수에 의한 결함
제 3 항 개방단락
제 4 항 느슨해진 커넥터에 의한 결함
제 4 절 측정된 입력 임피던스의 비교
제 5 장 결 론
