본 논문에서는 커넥터의 특성임피던스 추출, 분석 방법 및 설계 변경 방법을 제안하고 임피던스를 정합하여 신호 전달 특성을 개선한다. 3차원 FEM(Finite Element Method) 전자기장(Electro-Magnetic Field) 시뮬레이터를 이용하여 커넥터의 S-파라미터를 계산하고 반사손실 및 삽입손실을 추출한다. 커넥터의 신호 전달 특성은 반사손실이 0.9 GHz 이후부터 -20 dB 이상의 값으로 높게 나타났다. 신호 전달 특성이 낮은 원인을 파악하기 위해서 회로 해석 시뮬레이터를 이용하여 커넥터의 등가 회로 모델을 추출하고 특성임피던스를 계산하였다. 커넥터의 특성임피던스는 $90.3{\Omega}$으로 임피던스 부정합이 발생하여 신호 전달 특성이 저하되었다. 따라서 신호 전달 특성을 개선할 목적으로 임피던스를 정합하기 위해서 커넥터의 커패시턴스를 증가시켰다. 이러한 설계 방안으로 커넥터 신호선의 유효 면적을 확장하고, 커넥터의 몸체 소재로 고유전체를 사용하였다. 설계 변경된 커넥터의 특성임피던스는 $58.6{\Omega}$으로 임피던스 정합에 보다 근접하여 커넥터의 반사손실이 대략 10 dB 향상되었다. 신호선의 유효 면적 증가에 의한 반사손실 개선과 고유전체의 적용으로 전자기파의 신호선 주변 집중에 의해서 삽입손실 또한 개선되었다.
본 연구에서는 나선형 형태의 와이어를 자동차 무선통신(5.925GHz)용 차량 커넥터에 적용 가능성을 제안하였다. 이 나선형 와이어 형태의 커넥터 설계는 나선형 평균 반경, 나선형 피치, 나선형 와이어 자체의 반경, 나선형와이에서 접지 부분까지의 거리를 중요 설계인자로 판단하여 실시하였다. 이 같은 설계 해석 및 결과는 자동차 통신용 커넥터 설계를 위한 가장 적합한 나선형 와이어 치수 결정에 사용될 수 있을 것이다. 나선형 와이어가 삽입된 최적화된 자동차 WAVE용 커넥터는 삽입손실이 5.925GHz 대역에서 -0.76dB 이내로 발생되었다. 이 삽입손실 결과는 기존의 일반 커넥터에 비하여 21% 성능이 향상된 것이다. 따라서, 본 커넥터 해석결과는 자동차 통신을 위한 고주파대역의 최적 커넥터 설계에 유용하게 사용할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 커넥터의 차동 임피던스를 정합하여 신호 전달 특성을 개선한다. 3차원 FEM(Finite Elements Method) 전자기장 시뮬레이터를 이용하여 SATA 커넥터의 차동 모드 S-파라미터를 추출하고, 신호 전달 특성을 분석한다. SATA 커넥터의 반사 손실 ($S_{dd11}$)은 5 GHz 까지 20 dB 이하의 값을 나타내고, 삽입 손실($S_{dd21}$)은 0.1 dB 이하의 값을 나타낸다. 또한 인덕턴스, 커패시턴스, 상호 인덕턴스, 상호 커패시턴스를 추출하여 차동 임피던스를 계산한다. SATA 커넥터의 차동 임피던스는 107.3 ${\Omega}$으로 부정합이다. 차동 임피던스를 정합하기위해서 커넥터 신호 핀을 dx 방향으로 설계 변경한다. $d_x$ 방향으로 0.04 mm 증가 시켰을 때 차동 임피던스가 99.5 ${\Omega}$으로 최적으로 정합되었다. 또한 반사 손실은 1.5 GHz 에서 11 dB 개선되고, 삽입 손실은 최대 약 0.05 dB 개선되었다.
컴포넌트 기반 개발의 관점에서 시스템 개발은 코드를 작성하는 대신에 기존의 소프트웨어 컴포넌트들을 조립하는 것으로 대체되고 있으며 컴포넌트 조립에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 컴포넌트 조립을 위하여 컴포넌트 사이의 관계를 명세화하여 정형화하였다. 커넥터를 통하여 컴포넌트를 조립하게 되면 메소드 호출이나 변경 없이 조립이 가능하다. 본 논문에서는 컴포넌트를 연결하는 커넥터 생성을 위한 명세와 제약조건을 정형화 하였으며, 작성된 커넥터 명세와 제약조건을 통하여 커넥터가 자동으로 생성되도록 하였다.
학계와 산업계 모두 효율적인 재사용 기술인 Component-based Development(CBD)로의 전환을 받아들이고 있다. Product Line Engineering(PLE)에서의 컴포넌트 프레임워크는 컴포넌트, 커넥터와 그들의 시멘틱(Semantic)들의 집합으로 구성된다. 단순한 컴포넌트 조립 보다 반 완성 어플리케이션인 컴포넌트 프레임워크가 재사용의 잠재력이 더 크다. 그러나, 어플리케이션 개발을 위해 여러 업체에서 획득된 COTS 컴포넌트들의 연관관계, 의존관계가 서로 완벽하게 일치하지 않아, 컴포넌트 조립이나 컴포넌트 대체시 구현을 변경해야 하는 문제가 발생된다. 그러므로 커넥터는 관련된 컴포넌트들간의 상호작용 관리뿐만 아니라, 조립될 수 없는 컴포넌트들간의 문제를 보완하여 연결한다. 아직 실용적으로 사용할 수 있는 커넥터에 관한 연구 및 구체적인 해결 방안이 미흡하다. 본 논문에서는 커넥터를 정의 하기 위한 메타모델을 제시하고, 커넥터를 실용적으로 설계하고 구현할 수 있는 5개의 주요 패턴을 제시한다. 제시된 주요패턴들은 설계 지침 및 문제 해결방안을 제공하여 이를 통해 컴포넌트 프레임워크 기반의 실용적이고 효율적인 커넥터를 구성할 수 있도록 한다. 또한, 주요 커넥터 패턴의 적용 기법 및 구현을 통한 적용 사례를 제시하여 컴포넌트의 활용성과 재사용성이 증가됨을 보인다.
암반발파에 사용하고 있는 전기식 뇌관과 비전기식 연결뇌관 및 번치 커넥터(Bunch connector), 점화구, 에멀젼류 폭약이 지상에서 기폭 될 때 발생하는 소음을 비교 분석하였다. 에멀젼류 폭약의 폭발소음과 화공품의 기폭소음에 대한 추정식을 도출하였다. 에멀젼류 폭약의 폭발 소음 예측은 반대수 자승근 환산식, 번치 커넥터, 전기식 뇌관 및 비전기식 연결뇌관 및 점화구는 전대수식이 적합한 것으로 판단된다. 소음원으로부터 동일한 거리에서의 소음은 점화구, 비전기식 연결뇌관, 전기식 뇌관 및 번치 커넥터 순으로 높았다. 소음원으로부터 약20∼30m거리의 범위에서 번치 커넥터의 기폭소음은 에멀젼류 폭약 0.250kg의 폭발소음보다 약15.6∼20.2dB(A) 낮고, 비전기식 연결뇌관 보다 약13.5∼16.0dB(A) 높고, 전기식 뇌관 보다는 약6.5∼7.5dB(A) 높게 됨을 알 수 있었다. 점화구는 약20m 거리에서 약 7dB(A)이하 이었다. 에멀젼류 폭약의 폭발과 번치 커넥터의 기폭소음에 미치는 주(主)소음원은 에멀젼류 폭약의 약량과 번치 커넥터의 도폭선임을 확인하였다.
공개된 자료들을 바탕으로 NASA의 표준 착화기 NSI-1,2,3의 간략한 성능규격 비교와 함께 NSI에 연결되는 전기 커넥터의 규격을 비교하였다. NSI-1,2에 연결되는 커넥터의 규격은 MSFC-40M38298과 MIL-DTL-26482, series1이며, NSI-3에 연결되는 커넥터의 규격은 MIL-DTL-38999, series3이다. 전체적인 내환경 성능은 낮음에서 높음 순서로 MIL-DTL-26482, series1/MSFC-40M38298/MIL-DTL-38999, series3 이다. 특히, 고충격, 고진동 환경에서 착화기를 사용하여야 한다면 NSI-3의 커넥터 규격인 MIL-DTL-38999, series3의 커넥터를 사용하는 것이 적절할 것이다.
본 논문에서는 컴포넌트의 메소드 호출이나 변경 없이 조립하기 위해 본 논문에서는 컴포넌트를 연결하는 커넥터를 자동생성에 관한 연구를 하였다. 커넥터는 컴포넌트 포트의 정의, 명세와 아키텍처 구조에 의해 자동으로 생성이 된다. 생성된 커넥터를 통해 컴포넌트가 조립이 되는 것이다.
Window 밀폐형 광 커넥터의 정렬오차로 인해 발생하는 광 손실을 감소시키기 위해 정렬용 기구물의 허용 공차에 대한 연구를 진행하였다. 광섬유 간 결합을 위해 사용되는 광 커넥터는 광신호 전달 및 광통신 시스템의 전달 거리 증가를 위해 높은 광효율을 유지 및 향상시키는 것이 중요하다. Window 밀폐형 광 커넥터의 경우 정렬용 기구물을 통해 광학계를 정렬하며, 이때 두 커넥터를 결속한 채 사용하기 때문에 구성요소가 고정되어 추가적인 정렬이 불가능하다. 광 커넥터의 광학계 정렬을 위해 사용되는 하우징 시스템 및 정렬 핀이 가지는 정렬오차는 광 손실을 발생시켜 광통신 시스템의 심각한 문제를 야기한다. 따라서 해당 광 커넥터의 정렬용 기구물 제작 시 요구되는 허용 공차에 대한 연구를 위해 광 커넥터의 광학 부품인 볼렌즈와 window의 공차 분석을 진행하였다. 또한, single-mode와 multi-mode 광 커넥터 광학계를 각각 구현하여 광 효율 시뮬레이션을 진행하고, 그 결과를 기반으로 정렬용 기구물에 대한 허용 공차 값을 도출하였다.
본 고는 전기통신서비스를 위한 전화망과 단말장치간의 접속 분계점에서 미국이 규정하고 있는 커넥터에 대한 적용현황을 서술한 것이다. 미국의 전화망접속 가입자용 커넥터에 대한 기준체계는 미연방통신위원회(FCC)에서 관여하는 국가관리의 최소한 강제기준과 EIA/TIA가 ANSI의 승인을 받아 국가권고 표준으로 제정하는 기준으로 구분 적용되고 있다. 전화망을 통한 음성 및 데이터서비스를 위한 커넥터규격은 3핀, 5핀, 8핀, 9핀, 25핀, 50핀을 다루고 있으며, 세부적으로는 커넥터의 형태, 용도 및 전화망 접속방법 등에 대해 조사 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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