오브젝트 인덕턴스(Inductance).

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1 오브젝트 인덕턴스(Inductance)

2 이 장에서 다룰 내용 1 인덕턴스의 개요 2 인덕터 3 코일의 인덕턴스

3 Section 01 인덕턴스의 개요 인덕턴스의 특징 인덕터(inductor)
자기장에 에너지를 일시적으로 저장함으로써 교류의 흐름에 저항하는 전기 소자 인덕터의 작용 인덕턴스(inductance) 인덕터는 항상 그러하지는 않지만 종종 전선 코일로 구성 일정 길이의 전선, 혹은 한 쌍의 전선이 인덕터로 사용 인덕턴스의 특징 1백만 마일 길이(약 160만 킬로미터)의 긴 전선을 가지고 있다고 가정 전선으로 하나의 큰 루프(loop)를 만들어, 그 끝을 배터리 양단에 연결한다고 상상([그림 10-1]) 전류가 전선의 루프를 통하여 흐르게 될 것 이는 단지 앞으로 일어날 상황의 단편만을 예기 [그림 10-1] 커다란 가상적인 전선의 루프

4 Section 01 인덕턴스의 개요 만약 그 전선이 짧다면
전류는 즉시 흐르기 시작하고 전류는 전선 내 저항과 배터리 내의 저항에 의해서 제한되는 수준으로까지 오르게 될 것 전선이 지극히 길기 때문에 음(-)의 단자에서 출발한 전자들이 양(+)의 단자에 이르기까지 루프를 돌아 힘써 나아가기까지는 얼마간의 시간이 소요 전류가 그 최고 수준까지 오르려면 약간의 시간이 소요될 것 전류가 단지 루프의 일부분에만 흐르는, 처음 얼마간의 순간 동안에는 루프에 의해 생성된 자기장은 작을 것 전자들이 루프를 돌아 흐르게 되면서 자기장은 증가하게 될 것 전체 루프를 돌아 정상(steady) 전류가 흐르게 되면, 자기장은 최대량에 도달할 것이며 그 후 평평하게 유지될 것([그림 10-2]) 이러한 자기장 속에는 일정량의 에너지가 저장 저장된 에너지의 양은 루프의 인덕턴스에 의존하고, 이 인덕턴스는 루프 전체의 크기에 의존 인덕턴스는 하나의 특성 혹은 수학적 변수로서, 이탤릭체 대문자 L로 기호화하여 표시 루프는 하나의 인덕터를 구성하고, 인덕터의 기호는 이탤릭체가 아닌 대문자 L로 표시

5 Section 01 인덕턴스의 개요 실용적 인덕터 전선 루프를 1백만 마일의 원주로 만드는 것은 실제적이지 못함
[그림 10-2] 시간의 함수로 나타낸, 전류원에 연결된 거대한 전선 루프 안과 주위에 형성된 상대적인 자속 실용적 인덕터 전선 루프를 1백만 마일의 원주로 만드는 것은 실제적이지 못함 어느 정도 길이의 전선으로 코일을 만들 수 있음 일정 길이의 전선으로 코일을 만들면, 한 번 회전한 루프에 의해 생성된 자속과 비교하여 코일을 만든 경우의 자속이 더 증가

6 Section 01 인덕턴스의 개요 코일 내부의 자속 밀도는 코일 내에 강자성체 코어(ferromagnetic core)를 위치시키면 곱절로 증가 자속 밀도의 증가는 또한 인덕턴스의 증가를 가져오며, 따라서 공심 코어(air core)인 경우 혹은 플라스틱이나 나무 등과 같은 비자성체 코어(nonmagnetic core)인 경우보다 강자성체 코어인 경우가 인덕턴스 L이 몇 배 더 큼 인덕터가 감당할 수 있는 전류는 전선의 직경(표준 규격)에 의존 L 값은 코일의 전선을 감은 회전수, 코일의 직경, 그리고 코일의 전체적인 모양에 의존하는 함수 코일의 인덕턴스는 전선을 감은 회전수(권선수)에 정비례 인덕턴스는 코일의 직경에 정비례 보다 정확히는 솔레노이드 형 코일에서 단위길이당 코일의 인덕턴스는 단위길이당 전선을 감은 회전수의 제곱에 정비례하고, 코일의 단면적에 정비례 코일의 회전수와 코일의 직경이 일정하게 주어진 경우, 코일의 길이도 역시 영향 만약 일정한 코일 회전수와 일정한 코일 직경을 갖고 있는 어떤 코일을 잡아당겨 그 길이를 “늘인다면”, 코일의 인덕턴스는 감소 반대로 코일을 압축해서 “납작하게 만들면”, 코일의 인덕턴스는 증가

7 Section 01 인덕턴스의 개요 인덕턴스의 단위
배터리를 인덕터 양단에 연결하면, 전류는 인덕턴스에 의존하는 어떤 비율로 상승 인덕턴스가 클수록 주어진 배터리 전압에 대한 전류의 상승률은 늦어짐 인덕턴스의 단위는 ‘인덕터 양단 간 전압’과 ‘전류 상승률’ 간의 비율로 표현 1헨리(1H)의 인덕턴스는 인덕터의 전류가 단위 초당 1암페어(1A/s)비율로 변화할 때, 인덕터의 양단 간 전위차가 1볼트(1V)인 것을 나타냄 헨리는 매우 큰 인덕턴스의 단위 어떤 전원공급기의 필터 초크(filter choke)는 수 헨리나 되는 인덕턴스를 갖기도 하지만, 이렇게 큰 인덕터를 보기는 힘듬 보통의 경우 인덕턴스는 밀리헨리[mH], 마이크로헨리[μH], 나노헨리[nH]로 표현 1mH= 0.001H = 10-3H 1μH= 0.001mH= 10-6H 1nH= 0.001μH= 10-9H 전선을 몇 번만 회전하여 감은 작은 코일은 작은 인덕턴스를 생성 전류는 빠르게 변화하며 유도된 전압은 작음 강자성체 코어를 갖는 큰 코일의 경우, 그리고 전선 회전수가 많은 경우에는 높은 인덕턴스를 갖게 되어 전류 변화는 느리고 유도된 전압은 큼 배터리로부터 흐르는 전류는 L 값이 큰 코일을 통하여 상승하거나 감쇠하는 경우에는, 배터리 자신의 전압보다 몇 배나 큰 치명적인 큰 전위차를 코일의 양단 간에 유발시킬 수 있음

8 Section 02 인덕터 직렬 연결된 인덕터 풀이 L =L1+L2+L3= 40.0 + 40.0 +40.0 = 120μH
인덕터 주위의 자기장이 서로 상호작용을 하지 않을 때, 직렬 연결된 인덕턴스는 직렬 연결된 저항처럼 값을 더해주면 됨 전체 총합은 각각의 값을 더한 값 그 값들을 서로 더할 때, 모든 인덕터에 대하여 동일한 크기의 단위를 사용하고 있는지 확인하는 것이 중요 원하는 다른 인덕턴스의 단위로 변환하는 것이 가능 [그림 10-3] 직렬로 연결된 인덕턴스 [예제 10-1] 세 개의 40.0μH의 인덕터를 직렬로 연결하고, 그들 사이에 상호작용, 즉 상호 인덕턴스(mutual inductance)가 없다고 가정하자([그림 10-3]). 전체 인덕턴스는 얼마인가? 풀이 L =L1+L2+L3= = 120μH

9 Section 02 인덕터 병렬 연결된 인덕터 풀이
[예제 10-2] 상호 인덕턴스가 없는, 20.0mH, 55.0μH, 400nH의 값을 갖는 세 개의 인덕터를 가정하자. 이들이 [그림 10-3]과 같이 직렬로 연결된다면, 이 세 소자의 총 인덕턴스는 몇 밀리헨리[mH]인가? 풀이 먼저, 모든 인덕턴스를 동일한 단위로 변환 → 마이크로헨리 단위[μH]로 변환 L1=20.0mH=20,000μH, L2=55.0lH, L3=400nH=0.400μH로 바꾼다. 따라서 총 인덕턴스는 L =20, =20,055.4μH 이를 mH로 변환하고 반올림하면 20.1mH 병렬 연결된 인덕터 둘 혹은 그 이상의 인덕터가 병렬로 연결되고 상호 인덕턴스가 없다고 하면, 병렬 연결된 저항의 값처럼 그 값을 더함 인덕턴스 L1, L2, L3, …, Ln이 모두 병렬로 연결되었다고 하면 1/L = 1/L1+ 1/L2+ 1/L3+ … + 1/Ln 총 인덕턴스 L은 방금 구한 1 /L의 역수를 계산하여 얻을 수 있음 계산 과정 내내 모든 단위는 일치해야 함 일단 계산을 완료한 후에는, 그 결과를 다른 어떤 원하는 인덕턴스 단위로 변환하는 것이 가능

10 Section 02 인덕터 풀이 1/L =1/40+1/40+1/40=3/40=0.075를 얻는다. 풀이 [예제 10-3]
[그림 10-4] 병렬 연결된 인덕턴스 [예제 10-3] 상호 인덕턴스가 없는, 세 개의 40μH의 값을 갖는 인덕터를 [그림 10-4]와 같이 병렬로 연결하였다고 가정하자. 이러한 조합의 순수(net) 인덕턴스는 얼마인가? 풀이 1/L =1/40+1/40+1/40=3/40=0.075를 얻는다. L =1/0.075=13.333μH이다. 이 값을 반올림하면 13μH가 된다 → 유효숫자를 두 자리로 지정했기 때문 [예제 10-4] 상호 인덕턴스가 없는, L1=75.0mH, L2=40.0mH, L3=333μH, L4=7.00H 네 개의 인덕터를 병렬로 연결하였다고 하자. 이러한 조합의 순수(net) 인덕턴스는 얼마인가? 풀이 L1= H, L2= H, L3= H, L4= 7.00H가 된다. 1/L= = 을 얻는다. 이 값의 역수를 취하면 인덕턴스 L = H=328.79μH 이 값을 반올림하면 329μH가 된다. 이는 오직 333μH 인덕터가 혼자 존재할 때의 값보다 조금 작은 값이다.

11 Section 02 인덕터 인덕터 간의 상호 작용 결합계수(coefficient of coupling)
실제 회로에서는, 둘 혹은 그 이상의 솔레노이드형 코일(solenoidal coil) 사이에 약간의 상호 인덕턴스가 거의 항상 존재 코일의 바깥쪽으로 자기장이 상당량 뻗어나가 존재하고 있고, 상호 간 영향이 존재하는 것을 피하거나 제거하는 것은 어려움 동일한 현상이 둘 혹은 그 이상의 일정 길이 전선들 간에도 발생하는데, 특히 높은 교류 주파수에서 발생 때때로 상호 인덕턴스는 아무런 유해한 영향을 끼치지 않기도 하고, 또 어떤 경우에는 상호 인덕턴스가 바람직하지 못할 때가 있음 상호 인덕턴스는 차폐된(shielded) 전선을 사용하거나 토로이드형 인덕터(toroidal inductor)를 사용하여 최소화 차폐된 전선 중 가장 흔하게 사용되는 것은 동축 케이블(coaxial cable) 결합계수(coefficient of coupling) k로 기호화되는 결합계수는 두 인덕터가 상호작용하는 정도를 나타냄 이 값은‘0’'(상호작용 없음)에서부터‘1’(최대의 가능한 상호작용)까지 범위 내의 숫자로 지정 두 코일이 한 장의 얇은 철판에 의해 분리되어 있거나, 혹은 먼 거리로 떨어져 있거나 하면 결합계수는 0(k =0). 두 코일이 동일한 모양으로 한 코일의 바로 위에 다른 코일을 감은 형태일 때는 최대 결합계수(k =1). 때때로 결합계수는 100을 곱하여, 0~100%까지의 백분율로 표현

12 Section 02 인덕터 M = k(L1L2)1/2 상호 인덕턴스(mutual inductance) 상호 인덕턴스의 영향
헨리[H], 밀리헨리[mH], 마이크로헨리[μH], 나노헨리[nH]의 단위 M 의 값은 인덕터 값의 함수이고, 또한 결합계수 값의 함수 인덕터 값이 L1과 L2(모두 동일한 크기의 단위로 표현)인 두 인덕터의 경우에, 결합계수가 k라면 상호 인덕턴스M은 두 인덕턴스 값을 곱하고 제곱근을 계산한 뒤 k를 곱한 값 M = k(L1L2)1/2 1/2승은 제곱근을 의미 M 값의 단위는 방정식에 대입한 인덕턴스 값과 동일한 단위를 가질 것 상호 인덕턴스의 영향 상호 인덕턴스가 0이 아닌 경우에, 상호 인덕턴스는 직렬 연결된 한 쌍의 코일이 갖는 순수(net) 인덕턴스를 증가시키거나 감소시킬 수 있음 코일 주위의 자기장은 두 코일에 공급된 교류의 위상 관계에 의존하여, 서로를 강화시키기도 하고 대립시키기도 함 두 교류 파동이 (이에 따라 두 교류 파동이 유발한 자기장이) 동위상이면, 인덕턴스는 상호 인덕턴스가 0일 때보다 증가 만약 두 파동이 반대되는 위상을 가진다면, 순수 인덕턴스는 상호 인덕턴스가 0일 때보다 감소

13 Section 02 인덕터 L = L1+ L2+ 2M L = L1+ L2- 2M
두 인덕터가 직렬로 연결되고 그들 간에 강화시키는(reinforcing) 상호 인덕턴스가 존재할 때, 총 인덕턴스 L은 L = L1+ L2+ 2M 여기에서 L1과 L2는 두 인덕턴스들이고, M은 상호 인덕턴스 모든 인덕턴스는 동일한 규모의 단위를 가져야 함 두 인덕터가 직렬로 연결되고 그들 간의 상호 인덕턴스가 대립되는(opposing) 경우 L = L1+ L2- 2M L1과 L2는 개별 인덕터들의 값 결합이 최대 결합계수를 가지면서 자속이 서로를 강화시키는 경우 상호 인덕턴스의 작용으로 인하여 한 쌍의 코일이 갖는 총 직렬 인덕턴스를 두 배로 증가시키는 것이 가능 반대로 두 코일의 인덕턴스들이 서로를 완전히 상쇄하는 경우 만약 두 개의 같은 인덕턴스 값을 갖는 인덕터가 직렬로 연결되고, 그들의 자속이 대립된다면, 그리고 k =1이라면, 이론적으로 그 결과 총 인덕턴스가 0

14 Section 02 인덕터 [그림 10-5] [예제 10-5] 각각 30μH와 50μH의 인덕턴스를 갖는 두 코일이 [그림 10-5]와 같이, 그들의 자속을 강화시키는 방향으로 직렬 연결되었다고 가정하자. 결합계수가 0.500이라고 할 때, 이러한 조합의 총 인덕턴스는 얼마인가? 풀이 먼저 k로부터 M 을 계산, M = 0.500(50×30)1/2= 19.4μH 총 인덕턴스 L =L1+L2+ 2M = = 118.8μH → 두 자리 유효숫자로 반올림하면 120μH

15 Section 02 인덕터 [그림 10-6] [예제 10-6] 인덕턴스가 각각 L1=835μH와 L2=2.44mH인 두 코일이 있다고 하자. [그림 10-6]과 같이, 두 인덕터가 직렬로 연결되었고, 결합계수는 0.922이며, 코일이 서로 대립되도록 동작한다고 가정하자. 이러한 코일 쌍의 순수 인덕턴스는 얼마인가? 풀이 먼저 k로부터 M 을 계산, 코일의 인덕턴스가 서로 다른 단위로 표시 계산 편의성을 위해 [μH]를 사용하면, L2=2440μH M =0.922(835×2440)1/2=1316μH 총 인덕턴스 L =L1+L2-2M= =643μH

16 Section 03 코일의 인덕턴스 공심 코일 가장 간단한 인덕터는 코일
플라스틱 혹은 다른 비강자성체 재료로 만든 속이 빈 원통 위에 감아서 공심 코일(air-core coil)을 형성 공심 코일로부터 얻을 수 있는 최대 인덕턴스는 약1mH 무선 주파수 송신기(radio-frequency transmitter), 수신기(receiver), 안테나 회로망(antenna network)에 사용 교류 주파수가 높으면 높을수록 주목할 만한 효과를 유발하기 위해 필요한 인덕턴스 값이 더 작아짐 단순히 대형 표준 규격의 전선을 사용하거나 코일의 반경을 크게 만듦으로써, 공심 코일은 거의 무제한에 가까운 전류 운반 용량을 갖도록 만들어질 수 있음 공기는 열의 형태로 에너지를 많이 소모하지 않고, 낮은 투자율(permeability) 을 가질지라도 효율적

17 Section 03 코일의 인덕턴스 강자성체 코어 장점과 한계
강자성체 물질은 분말로 잘게 부서질 수가 있으며 부순 후에 다양한 모양으로 만들어질 수 있음 권선수가 일정하게 주어진 코일의 인덕턴스를 크게 증가시킬 수 있는 코어 재료로 사용 사용된 혼합물에 따라서는 자속 밀도가 수 배에서 수천 배에 이르는 범위까지 증가 가능 큰 인덕턴스를 갖는 작은 코일도 만들 수 있음 통상적으로 코일 코어로 사용되는 강자성체 재료에는 두 가지 주요 형태 철 분말(powdered iron) 페라이트(ferrite) 장점과 한계 보통 철 분말 코어(powdered-iron core) 높은 무선 주파수(HF)와 매우 높은 무선 주파수(VHF)에서 사용 페라이트는 예외적으로 높은 투자율을 갖고 있는 철 분말의 특별한 형태로, 코일 내부에 큰 자속선 밀도를 야기

18 Section 03 코일의 인덕턴스 페라이트 낮은 무선 주파수(LF), 중간 무선 주파수(MF), 높은 무선 주파수(HF), 오디오 주파수에서도 사용 같은 인덕턴스를 갖는 공심 코어 코일보다 물리적으로 매우 작게 만들어질 수 있음 강자성체 코어가 갖는 주요 문제는 만약에 코일이 어떤 일정량 이상의 전류를 흘릴 경우 코어가 포화 강자성체 재료가 그것이 함유할 수 있는 최대한도의 자속을 함유하고 있다는 것을 의미 코어가 포화되었을 때는, 코일 전류가 더욱 증가하더라도 그에 상응하는 코어 내부의 자속 증가를 야기 시키지 못함 그 결과 인덕턴스는 변화하고, 임계값 이상으로 코일 전류가 흐를 때는 인덕턴스가 감소 극단적인 경우에는, 강자성체 코어도 마찬가지로 열로서 무시할 수 없을 정도의 전력 손실을 발생시킬 수 있음 코일을 손실이 많게(lossy) 만듬

19 Section 03 코일의 인덕턴스 투자율 튜닝(permeability tuning)
코어를 코일 내에서 안팎으로 움직이는 것은 코일 내부의 유효 투자율을 바꾸는 것 솔레노이드 코일은 그 안에 강자성체 코어를 집어넣었다 뺐다 하면서 가변 인덕턴스를 갖도록 만들 수 있음 무선 회로의 주파수가 조절 나사 축에 코어를 부착시키고, 코일의 한쪽 끝에 너트를 고정시킴으로써 코일의 안팎 움직임을 정확하게 조절([그림 10-7]) 나사 축이 시계방향으로 회전할 때 코어는 코일 안으로 들어가고, 따라서 인덕턴스는 증가 나사 축이 반시계방향으로 회전할 때는 코어는 코일 밖으로 나가고, 그에 따라 인덕턴스는 감소 [그림 10-7] 투자율 튜닝의 예

20 Section 03 코일의 인덕턴스 트로이드(toroid) 강자성체 코어의 모양으로부터 그 이름을 딴 것
도넛이나 도넛형 롤빵과 비슷한 모양을 가진 코어 위에 코일을 감은 것 솔레노이드 코일이나 원통형 코일과 비교하여 토로이드 코일의 여러 가지 장점 솔레노이드와 비교할 때 토로이드는 일정한 인덕턴스를 얻기 위해 요구되는 전선의 권선수가 더 작음 인덕턴스와 전류운반 용량이 주어진 경우 토로이드는 물리적으로 더 소형 제작이 가능 실질적으로 모든 자속이 코어 재료 내부에 포함 토로이드 근처에 있는 다른 소자와의 원하지 않는 상호 인덕턴스를 감소 한계점 솔레노이드 코일보다 토로이드 코일이 투자율 튜닝을 하는 것이 더 어려움 토로이드 코일은 솔레노이드 코일보다 전선을 감는 것이 더 어려움 때때로 물리적으로 분리된 둘 혹은 그 이상의 코일 사이에서 발생하는 상호 인덕턴스가 실질적으로 필요할 때 이것을 가능하게 하기 위해서는, 토로이드에서 코일이 동일한 모양으로 감겨야만 함 [그림 10-8] 토로이드형 코일

21 Section 03 코일의 인덕턴스 포트 코어(pot core)
코일 내부에 자속을 가둠으로써 원하지 않는 상호 인덕턴스가 발생하지 않도록 하는 다른 한 방법이 있는데, 코일 주위를 강자성체 물질로 둘러싸는 방법 전형적인 포트 코어는 두 개의 반쪽으로 구성되어 있고, 그 중 하나의 내부에 코일이 감김 두 부분은 볼트와 너트로 조립되고 지탱 전체의 조립품은 소형 기름 탱크처럼 보임 전선은 작은 구멍 혹은 슬롯을 통하여 코어 밖으로 나옴 포트 코어의 토로이드와의 동일한 장점 물리적 구조물 밖으로 자속이 뻗어 나가는 것을 막는 특성 동등한 권선수를 갖는 솔레노이드형으로 감은 것과 비교하면, 포트 코어의 인덕턴스는 크게 증가 사실 소형 공간에서 큰 인덕턴스를 얻는 것이 주된 목적이라면, 포트 코어는 토로이드보다도 훨씬 우수 포트 코어의 주요 단점 튜닝, 혹은 인덕턴스의 조절이 거의 불가능하다는 것 인덕턴스를 조절하기 위한 유일한 방법은 코일 상의 여러 지점에 탭(tap)을 내서, 탭 간에 스위칭함으로써 권선수를 바꾸는 것뿐임 [그림 10-9] 포트 코어의 분해도

22 Section 03 코일의 인덕턴스 필터 초크(filter choke) AF에서의 인덕터
실제 얻을 수 있는 인덕턴스의 최대값은 수 헨리 정도의 값 큰 인덕턴스를 갖는 코일의 주요한 용도는 전원 장치에서 교류가 정류될(rectified) 때 얻어지는 직류의 맥동을 평탄하게 할 때 사용하는 것 AF에서의 인덕터 오디오 주파수(AF) 영역에서 사용되는 인덕터는 그 값이 수 밀리헨리[mH]부터 약 1H까지의 영역 거의 대부분이 토로이드형으로 감겨 있거나, 혹은 포트 코어 안에 감겨 있거나, 혹은 오디오 변압기(audio transformer)의 부분을 구성 여기에 강자성체 코어가 관례적으로 사용 오디오주파수-동조 회로(AF-tuned circuit)를 얻기 위해서 인덕터와 함께 적절하게 큰 값의 커패시턴스를 사용 최근에는, 오디오 튜닝은 능동 소자들 특히 집적회로(integrated circuit)를 사용하여 대부분 수행

23 Section 03 코일의 인덕턴스 RF에서의 인덕터
무선 주파수(RF) 스펙트럼은 수 킬로헤르츠[kHz]부터 100GHz를 훌쩍 넘어서까지 분포 주파수 범위의 낮은 쪽 끝에서는, 인덕터가 AF에서의 인덕터와 유사 주파수가 증가하면서, 낮은 투자율을 갖는 코어가 사용 토로이드는 약 30MHz까지 통용 그 주파수를 넘어서면 공심 코어코일이 더 자주 사용 RF 응용에서는, 동조 회로(tuned circuit)를 얻기 위해서 코일은 일상적으로 커패시터와 직렬 혹은 병렬로 연결 여러 다른 배열들로부터 다양한 주파수별 감쇠(attenuation versus frequency) 특성이 산출 어떤 주파수의 신호는 통과시키고 다른 어떤 주파수의 신호는 통과시키지 않음 17장에서 공진(resonance)에 관해 논의

24 Section 03 코일의 인덕턴스 전송선 인덕터 약 100MHz 주파수에서는, 또 다른 타입의 인덕터가 실용적
일정 길이의 전송선(transmission line)으로 형성된 타입 전송선은 일반적으로 한 장소에서 다른 장소로 에너지를 보낼 때 사용 무선 통신에서 전송선은 송신기로부터 안테나로, 안테나로부터 수신기로 에너지를 보냄 대부분의 전송선은 평행선 타입(parallel-wire type) 혹은 동축 타입(coaxial type)의 두 가지 기하학적 구조 평행 전송선은 일정한 간격을 두고 서로 나란히 달리는 두 개의 전선으로 구성 ([그림 10-10]) 두 전선 간 간격은 전선에 일정 간격으로 붙인 폴리에틸렌 막대(polyethylene rod)에 의해 고정되거나, 혹은 폴리에틸렌의 고체 피륙(solid web)에 의해 고정 전선을 분리하는 물질을 전송선의 유전체(dielectric)라고 함 동축 전송선은 관 모양의 편조(braid) 혹은 파이프로, 전선 도체를 둘러싸고 있는 형태([그림 10-11]) 전송선 전체 길이에 걸쳐 폴리에틸렌 구슬, 혹은 더 흔하게는 고체나 발포 폴리에틸렌을 사용하여, 관상 차폐물(tubular shield)의 중앙에 있는 전선을 보호

25 Section 03 코일의 인덕턴스 전선 인덕턴스
[그림 10-10] 평행 전송선 [그림 10-11] 동축 전송선 전선 인덕턴스 어떤 형태의 전송선도 전선 길이가 90°(파장의 1/4)보다 짧기만 하면, 그 짧은 길이의 전송선은 인덕터로 동작 100MHz일 때, 자유공간에서 90°는 75cm에 해당하며 이는 2ft보다 조금 더 김 만약 f 가 메가헤르츠 단위의 주파수라면, 자유공간에서 센티미터 단위로 표시된 1/4 파장(scm) scm= 7500/f

26 Section 03 코일의 인덕턴스 유전체의 영향으로 전송선에서의 1/4 파장 영역의 길이는 자유공간에서의 1/4 파장 길이보다 짧아짐 실제적으로, 전선을 따라 1/4 파장의 길이 1/4 파장의 길이가 자유공간 길이의 약 0.66(66%)인 것에서부터(고체 폴리에틸렌 유전체를 갖는 동축선의 경우) 1/4 파장의 길이가 자유공간 길이의약 0.95(95%)인 것(스페이서를 수 센티미터 간격으로 붙인 평행 전선의 경우) 그 사이 어디에나 있을 수 있음 파장이 짧아지도록 하는 인수를 전선의 속도계수(velocity factor) 자유공간에서의 파장과 비교하여 전송선에서의 파장이 짧아지는 이유 자유공간에서의 속력(빛의 속력)보다 무선 신호가 전선에서 움직이는 속력이 느려지기 때문 전선에서의 속도계수가 v로 주어진다면, 센티미터 단위로 표시된 1/4 파장(scm) scm= 7500v /f 매우 짧은 전선의 길이(얼마 안 되는 전기적 각도)는 작은 값들의 인덕턴스를 유발 길이가 1/4 파장에 접근함에 따라, 인덕턴스는 증가

27 Section 03 코일의 인덕턴스 원하지 않는 인덕턴스 전송선 인덕터는 코일의 경우와는 다른 한 가지 중요한 방식으로 행동
코일의 인덕턴스는, 특히 공심 코어 코일은 주파수에 무관 전송선 절단 부분의 인덕턴스는 주파수가 변화하면서 그 값이 변화 주파수가 증가하면서 인덕턴스도 증가 어떤 한계 주파수에 다다르면, 인덕턴스는 이론적으로 무한대 그 주파수를 넘어서면, 전선은 유도성(inductive)이라기보다는 용량성(capacitive) 원하지 않는 인덕턴스 길이에 관계없이 모든 전선은 약간의 인덕턴스를 가짐 전선의 인덕턴스는 주파수가 증가하면 증가 전선 인덕턴스는 AF에서보다는 RF에서 더욱 중요 특히 무선 통신 장치에서 전선의 인덕턴스와 전선 간의 인덕턴스는 주요 문제 회로는 발진하지 말아야 할 때임에도 불구하고 발진을 일으킬 수 있음 표류 인덕턴스를 최소화하는 좋은 방법은 둘 혹은 그 이상으로 존재하는 민감한 회로나 부품들 간에 동축 케이블을 사용하는 것 케이블의 차폐물은 장치의 공통 접지(common ground)로 연결 어지간한 경우에 각각의 회로들을 금속 상자로 둘러싸는 방법으로, 표류 인덕턴스가 피드백(feedback)이나 다른 문제들을 야기하는 것을 막을 수 있음

28 Thank You !