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F 단자

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1. 개요

F 단자는 저렴하고 나사산 방식의 압착식 커넥터로, 무선 주파수 신호에 사용되며, 텔레비전과 안테나 연결에 주로 사용된다. 1950년대 초 Eric E. Winston에 의해 개발되었으며, 75 Ω의 임피던스 매칭과 수 GHz까지의 대역폭을 가진다. 동축 케이블의 중심 도체를 핀으로 사용하기 때문에 부식에 약하며, 실외 사용 시 방수 처리가 필요하다. 케이블 및 위성 텔레비전 사업에서 널리 사용되며, Flex F 커넥터는 차폐 성능이 떨어질 수 있다.

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F 단자
개요
종류RF 동축 단자
용도텔레비전 및 케이블 인터넷에 사용
설계자에릭 E. 윈스턴
설계 시기1950년대 초
제조사다양함
규격
암 단자외부 나사산
수 단자케이블 크기에 따라 다름
케이블동축
통과 대역0Hz부터 최소 2.15GHz
관련 표준
IEC 61169-24:2019무선 주파수 단자 - 파트 24: 섹션 사양 - 75 Ω 케이블 네트워크 (F형)에 일반적으로 사용되는 스크류 결합 방식의 무선 주파수 동축 단자
기타
관련 케이블RG-6
RG-59
F-Stecker_und_Kabel.jpg
케이블에 연결된 수(Male) F 단자

2. 설명

F 커넥터는 무선 주파수 신호에 사용되는 저렴하고 성별이 구분되며 나사산 방식의 압착식 커넥터이다. 1GHz가 훨씬 넘는 주파수에서 75Ω의 훌륭한 임피던스 정합을 가지며, 수 GHz까지 사용 가능한 대역폭을 가지고 있다.

커넥터 연결에는 3/8-32 UNEF 나사가 사용된다. 암 커넥터는 중앙 도체를 위한 소켓과 외부 나사산을 가지고 있으며, 수 커넥터는 중앙 핀과 내부 나사산이 있는 캡티브 너트를 가지고 있다.

이 디자인은 저비용 구조를 가능하게 한다. 케이블은 거의 전적으로 수 커넥터로 종단되며, 동축 케이블의 중앙 도체가 핀을 형성하고 케이블 유전체는 커넥터의 접촉면까지 연장된다. 따라서 수 커넥터는 본체와 캡티브 너트로 구성되는데, 일반적으로 케이블 차폐 브레이드에 압착되거나 나사로 조여지며 두 부분 모두 정밀한 공차를 요구하지 않는다. 푸시온 버전도 존재한다.

암 커넥터는 주로 벌크헤드 또는 커플러에 사용되며, 커넥터와 동일한 나사산을 사용하여 고정되는 경우가 많다. 중앙 소켓과 유전체를 포함하여 하나의 부품으로 제조될 수 있으며, 공차를 쉽게 제어할 수 있는 공장에서 완전히 제작된다. 이 디자인은 내부 도체의 표면 특성에 민감하며, 내부 도체는 연선이 아닌 단선이어야 한다.

F형 단자는 일반적으로 텔레비전과 안테나를 연결하는 데 사용되는 커넥터이다. 텔레비전이나 녹화기에는 암컷 F형 커넥터가 장착되어 있으며, 실내 벽면에는 안테나로 연결되는 암컷 F형 커넥터가 설치되어 있다. 수컷 F형 커넥터를 양쪽에 가진 동축 케이블을 사용하여 텔레비전과 벽면의 커넥터, 또는 텔레비전에 안테나를 직접 연결하면 텔레비전 방송을 수신할 수 있다.

1950년대 초, Jerrold Electronics영어 사에서 케이블 텔레비전을 연구하던 Eric E. Winston에 의해 개발되었다. 1970년대 VHF 텔레비전의 안테나 연결이 피더선에서 동축 케이블로 전환되며 보급되었고, 이후 UHF 및 SHF (위성 방송)에서도 보급되었다.

F형 커넥터는 저렴하며 최대 1GHz까지 75Ω의 임피던스 매칭을 가진다. 수 GHz까지 사용 가능한 대역폭을 가지는 것 역시 장점이다. 저렴한 가격의 한 가지 이유는 수컷 커넥터의 핀으로 동축 케이블의 중심 도체를 그대로 사용하기 때문이다[6]。이 디자인으로 인해 커넥터의 특성은 내부 도체의 표면 상태에 영향을 받는다. 수컷 커넥터는 외부 도체(편조선)를 벗긴 케이블에 밀어 넣거나, 때로는 나사로 조여 케이블에 연결한다. 현재 케이블 업계의 표준은 압착 공구를 사용하는 것이다. 암컷 커넥터의 외주부에는 3/8-32의 극세 유니파이 나사 나사산이 깎여 있으며, 대부분의 수컷 커넥터도 이에 대응하여 연결 링 내부에 암나사가 깎여 있다. 암나사가 없는 삽입식 수컷도 사용할 수 있지만, 삽입식 F형 커넥터는 무선에 대한 차폐가 부실하므로 텔레비전 송신기가 인근 CATV국을 유입 잡음으로 방해할 수 있다.

이 커넥터는 가정용 지상파, 케이블 및 위성 방송 등 텔레비전 설비에 적합하며, 유럽의 지상파 수신기에서 사용된 Belling-Lee connector영어 (Belling-Lee connector)와 비교하여 상당히 특성이 개선되었다.

2. 1. 방수

F 커넥터는 자체적으로는 방수 기능이 없다. 수나사 커넥터 본체와 캡티브 너트 사이의 결합은 완전한 방수를 보장하지 않는다. 하지만, 수 커넥터 내부에 O-링(약 7mm)을 설치하여 두 커넥터 접촉면 사이를 밀봉하고 중앙 도체를 보호하는 방식으로 방수 기능을 개선할 수 있다.

외부(예: 안테나)에서 사용할 경우, 방수 버전의 커넥터를 사용하거나 방수 인클로저를 사용하는 것이 좋다. 노출된 구리선과 커넥터 자체에 실리콘 그리스를 코팅하면 커넥터의 부식 방지, 전기 전도 신뢰성 및 방수성을 향상시킬 수 있다.[3]

동축 케이블의 중심 도체를 커넥터 핀으로 사용하는 경우, 구리선이 산화되어 접촉 불량을 일으킬 수 있다. 따라서 높은 신뢰성이 필요한 경우에는 컨택트 핀을 사용하는 C15형 커넥터를 사용한다.[7]

3. 사용

케이블 및 위성 텔레비전 사업자들은 (거의 표준적인 관행으로) 고객 시설에 F 커넥터를 사용한 압착식 피팅을 사용한다. 유럽에서는 LNB에서 다운 컨버전된 위성 신호(950–2150 MHz)와 위성 수신기에서 나오는 DC 전원 및 신호가 거의 예외 없이 F 커넥터를 통해 전달된다.[4]

F형 단자는 일반적으로 텔레비전과 안테나를 연결하는 데 사용되는 커넥터이다. 텔레비전이나 녹화기에는 암컷 F형 커넥터가 장착되어 있으며, 실내 벽면에는 안테나로 연결되는 암컷 F형 커넥터가 설치되어 있다. 수컷 F형 커넥터를 양쪽에 가진 동축 케이블을 사용하여 텔레비전과 벽면의 커넥터, 또는 텔레비전에 안테나를 직접 연결하면 텔레비전 방송을 수신할 수 있다.

이 커넥터는 가정용 지상파, 케이블, 및 위성 방송 등 텔레비전 설비에 적합하며, 유럽의 지상파 수신기에서 사용된 Belling-Lee connector와 비교하여 상당히 특성이 개선되었다.

동축 케이블의 중심 도체를 커넥터 핀으로 사용하는 경우, 구리선이 산화되어 산화 구리가 되어 접촉 불량을 일으킬 수 있다. 높은 신뢰성을 요구하는 경우에는 컨택트 핀을 사용하는 C15형 커넥터를 사용한다.[7]

4. Flex F 커넥터

Flex F 커넥터는 높은 전계 강도마이크로파 신호에 대한 차폐 성능이 떨어진다. 이러한 누설 문제는 구부러지거나 부분적으로 손상된 푸시온 커넥터에서 주로 발생하지만, 압축 커넥터에서는 거의 관찰되지 않는다. 근처의 텔레비전, FM 라디오, 휴대폰 및 무선 전화, 정부 무선 위치 측정 (54–1,002 MHz)[5] 송신기는 Flex 커넥터가 부실하게 설치된 경우 CATV 또는 DTH 위성 수신 또는 작동에 잠재적으로 간섭할 수 있다.

4 방향 DiSEqC 스위치에 부착된 F 커넥터.

5. 신뢰성 문제

F형 커넥터는 수컷 커넥터의 핀으로 동축 케이블의 중심 도체를 그대로 사용하기 때문에 내부 도체의 표면 상태에 영향을 받으며 부식에 약하다.[6] 동축 케이블의 중심 도체가 산화되어 산화 구리가 되면 접촉 불량을 일으킬 수 있다. 따라서 F형 커넥터를 실외(예: 안테나 상)에서 사용할 때는 방수 처리가 필요하다. 높은 신뢰성이 필요한 경우에는 컨택트 핀을 사용하는 C15형 커넥터를 사용한다.[7]

참조

[1] 특허 Electrical Connector https://patents.goog[...] US Patent
[2] 웹사이트 IEC 61169-24:2019: Radio-frequency connectors - Part 24: Sectional specification - Radio frequency coaxial connectors with screw coupling, typically for use in 75 Ω cable networks (type F) https://webstore.iec[...]
[3] 웹사이트 Dielectric Grease vs. Conductive Grease https://www.w8ji.com[...]
[4] 웹사이트 Understanding lnb specifications http://www.satcritic[...] 2002-11-15
[5] 웹사이트 Cityfreq United States Scanner Frequencies, Phone Numbers, and IP Addresses http://www.cityfreq.[...]
[6] 문서 ただし、市販のケーブルに装着されたコネクタの場合はコンタクトピンを使用するものが殆どである。
[7] 웹사이트 ケーブル技術スタッフの機器チェック! F形コネクタ http://www.satemaga.[...] 2020-10-17



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