17.2 케이블(Cable)과 커넥터(Connector)
TV방송용 케이블에는 Video Cable과 Audio Cable이 있고, 커넥터 역시 Video Connector와 Audio Connector가 따로 규격에 맞도록 사용되고 있다.
17.2.1 Video Cable 구조
Video Cable은 동축(Coaxial) 케이블을 사용하는데 Cable의 임피던스(Impedance) 값이 반드시 75Ω이어야 한다. 주변온도 변화에 임피던스의 변화가 없어야 하며, 실드(Shield)가 견고하여 전파의 방해로부터 안전해야 한다.
1. 케이블 동심(銅心)
케이블의 동심은 일반적으로 구리단심을 많이 사용하나 유연성이 필요한 케이블은 여러 개의 가는 동선(銅線)을 꼬아 만든 구리연심(聯心)을 사용한다.
2. 케이블 피복(Jacket)
케이블 피복(Jacket) 또한 여러 가지가 있는데 실내용으로 비닐피복이 있고 실외용으로 고무피복이 있다. 물론 비용을 절약하기 위하여 외부용도 비닐피복을 사용하기도 한다.
(1) 비닐 피복: 주로 실내용
(2) 고무 피복: 실외용, 매설용
현재의 기술로는 디지털신호를 포함해서 Video Cable의 굵기에 따라 200∼400Miter 정도의 영상신호 전송에 지장이 없도록 하고 있다.
3. 임피던스 50 Video Cable
임피던스가 50Ω인 Video Cable은 다음과 같은 용도로 사용된다.
(1) Antenna Feeder 사용
(2) RF 전송이나 극초단파의 Microwave용
(3) Data 전송용
(4) Camera Cable용으로 사용되는 트라이액셜(Triaxial) Cable이 있다.
▲ 임피던스(Impedance)란 무엇인가?
우리가 사용하는 주변의 물질은 전기를 사용했을 때 대부분 저항을 가지고 있다. 일반적으로 직류(DC)를 사용했을 때는 저항(Ω)을 말하게 되는데 비디오나 오디오처럼 교류저항을 말할 때는 직류저항과 구분하기 위하여 임피던스라는 용어를 사용하고 있다. 임피던스 또한 저항으로 정해지는데 다음공식에서 얻어진다.
임피던스 Z = 전압(V)/ 전류(I) (Ω)으로 사용된다.
▲ 임피던스 매칭(Matching)이란 무엇인가?
일반적으로 서로 다른 것이 결합해서 어떤 문제가 없다면 매칭이 잘 됐다고 한다. 임피던스 매칭이란 것은 2회로가 서로 접속할 때 접촉점에서 본 2회로의 임피던스 값이 같게 되어 교류 전압이나 전류의 반사에 의한 어떤 손실이 일어나지 않을 때 임피던스 매칭이 잘됐다고 한다.
17.2.2 Video Cable 임피던스(Ω)의 결정
영상 케이블의 임피던스의 결정은
1. 도체의 내부 지름 : D1
2. 절연물의 지름 : D2
3. 절연물의 유전율 : a
임피던스 (Z) = a x D1/D2 (Ω) 이다.
여기에 사용되는 절연물은 보통 폴리에틸렌(Polyethylene) 절연물을 사용하나, 고급형은 가볍고 습기에 강한 발포성 폴리에틸렌 절연물질을 사용한다. 재질도 중요하지만 내선과 절연물질 간의 균일한 분포로 임피던스의 변화가 없도록 기술적인 제작이 필요하다.
17.2.3 Coaxial Cable Shield의 역할
비디오 케이블의 구성이 도체, 절연물, 실드, 피복으로 구성되어 있다.
여기에서 실드(Shield)의 역할 또한 중요하다.
▲ 실드(Shield)의 역할
1. 도체로서의 기능
2. 외부 방해전파의 차단
3. Cable의 외부 충격방지, 늘어나거나 형태 변화 등 보호
4. 음선(-)의 역할과 Ground의 역할
일반 가정용 Video Cable은 비용이 적게 드는 단 실드(Single Shield)를 사용하고 있지만 방송용 Video Cable은 2중 실드(Double Shield)를 많이 사용하여 단단한 실드의 역할을 충분히 해낼 수 있게 하고 있다.
내부 실드는 알루미늄으로 단단하게 Shield시켜 습기의 침투를 막고, 유연성이 있는 부드러운 동선편조(銅線編造)의 Shield를 사용한다.
17.2.4 Digital Video Cable
Digital Video Cable은 SDI(Serial Digital Interface)신호를 전송할 때 아날로그 비디오 cable을 그대로 사용하는 동축 Cable도 있고, SDI신호 전송에 알맞은 전용 동축 Cable을 사용하기도 한다.
그러나 근거리, 즉 장치와 장치 사이에서 압축되지 않은 상태의 입출력 Digital 영상신호로 사용되는 Multi-cable이 있다. DVI(Digital Visual Interface), 또는 HDMI(High Definition Multimedia Interface)이다.
DVI와 HDMI는 디지털 영상신호 입출력용으로 셋톱박스(Set Top Box)와 디지털 TV모니터, 디지털 TV Set와 같이 장치들 사이의 인터페이스로 제공한다. 컴퓨터그래픽 카드의 출력인 D-sub는 아날로그신호용이고, DVI는 컴퓨터와 모니터를 연결하는 디지털 영상신호용 이다. 지금은 HDMI 신호를 사용하고 근거리에서 HDTV의 충분한 대역폭을 지닌 영상과 음향을 압축되지 않은 상태의 디지털신호를 동시에 전송할 수 있다. 요즈음은 UHDTV용 Ultra High Speed HDMI2.1 cable까지 등장하고 있다.
17.2.5 Audio Cable
Analog Audio Line의 임피던스는 일반적으로 600Ω이며, Digital Audio Line은 임피던스는 110Ω이다. 따라서 임피던스에 맞는 전용 케이블을 사용하여야 한다.
1. Audio나 Data Cable의 Balance Type과 Unbalance Type
(1)Balance Type은 Hot선과 Cold선, 그리고 접지(Ground)로 구성돼 있고 Audio를 전송하고 받는데 외부의 잡음(Noise)에 대한 영향을 작게 받아 장거리 전송에 좋은 품질의 음향을 전달할 수 있다. 따라서 방송국이나 전문적으로 Audio를 사용하는 곳에서 이용된다.
(2)Unbalance Type은 Hot선이 있고 Cold선과 접지선인 Ground(GND)가 동일한 선으로 구성되는데 잡음의 영향에 안전할 수 없지만 값이 저렴해서 가정용으로 단거리 송·수신에 많이 사용된다.
17.2.6 Audio의 Balance와 Unbalance 변환
방송용으로 사용하는 마이크는 출력이 Balance Type이 많은데 그 음향 특성이 좋고, 가정용은 Unbalance Type이 많다. 음향 특성이 저하되지만 가격이 저렴하다. 아날로그에서 때로는 Balance Type과 Unbalance Type 사이에 Matching Transformer를 이용하여 특성 임피던스의 매칭으로 손실이 아주 작도록 한다.
고급 Audio Cable은 Hum 등의 Noise 방지를 위해 Audio 2선을 꼬아서 사용하고 때로는 4선을 꼬아 2선씩 Hot과 Cold선으로 사용하고 있다.
17.2.7 Video & Audio Connector
Video나 Audio Connector의 결합부분은 세계적으로 통일되어 있다. Video Connector인 BNC Connector는 머리(Head)부분이 통일되어 있으나 뒷부분(Tail)은 Cable의 굵기에 따라서, 제작 Maker에 따라서 중심 Contact Pin이나 압착 슬리브(Sleeve)가 다르고, Cable과 Connector를 결합하는 제작 공구도 다른 특징을 갖게 된다. 디지털신호가 되면서 Video와 Audio를 같이 동시에 보내는 Dual SDI(with imbedded audio)용 BNC Connector도 있다.
▲ BNC connector 공구(工具)로는
(1) Hand Crimp Tool
(2) BNC Installation Tool 등이 있다.
1. Video Connector
일반적으로 TV방송 장비 간에 주고받는 Video 신호는 BNC Type과 가정용 RCA Type이 사용된다.
(1) BNC: Baby N Connector
British Nut Connector의 머리글자를 사용한 약자로 알려졌다. 이 Connector는 국제적 공통으로 사용하게 되는데 장비와 장비뿐만 아니라 비디오의 연결을 위한 수단으로 사용된다. 일반적으로 벽에 고정해 부착하거나 장비의 겉에 붙어있는 것을 Wall Type이라고 하는데 주로 암놈(♀)을 사용한다.
이 BNC Connector의 구조는 Head, Contact pin, Sleeve와 절연물질로 구성돼 있는데 Head와 Contact Pin은 국제공통 규격이지만 Sleeve는 Video Cable의 종류에 따라 크기가 다르다.
Cable과 Cable을 연결하기 위한 중간 Connector로는 I type과 T type 2가지가 있다. I type의 Connector는 Video Cable의 연장을 위해 중간에 사용되지만 T type의 Connector는 Cable의 연결점이 3곳이 있어 만든 목적이 Cable과 Cable을 연결하기 위해 사용되는 것보다 Video의 특성 등을 측정하기 위해 측정기와 같이 연결하는 Connector이다. 측정기에 사용할 경우 측정기에서 Video의 입력을 받아 측정기에 연결하면서 한쪽은 75Ω의 Termination을 할 수 있게 한다.
이 T Connector를 이용하여 하나의 입력을 둘로 갈라 사용하게 되면 임피던스의 매칭이 안 되어 영상의 특성을 나쁘게 되기 때문에 그렇게 비디오를 나누어 사용해서는 안 되고, 중간 Connector로 사용할 경우 한쪽을 Open시켜 놓아야 한다.
(2) RCA Connector
RCA Connector는 방송용이 아니고 업무용이나 가정용으로 사용하는데 미국의 RCA 회사에서 제작사용하기 시작했다. 제작이 단순하여 값이 저렴하지만 접속불량 등 문제가 발생할 수 있다.
이 Connector는 일명 바나나(Banana) 커넥터라고도 한다. 영상과 음향의 Connector로 그 구조가 같아 사용할 때 Cable의 색상으로 구분하고 있는데 주로 Video는 노란색(Yellow)을 사용하고, Audio는 주로 스테레오 형태를 많이 사용하기 때문에 White(Left), Red(Right)를 사용하고 있다. 중요한 것은 Video와 Audio Cable의 Impedance가 다르기 때문에 반듯이 구분해 사용해야 한다.
이 Connector는 일명 바나나(Banana) 커넥터라고도 한다. 영상과 음향의 Connector로 그 구조가 같아 사용할 때 Cable의 색상으로 구분하고 있는데 주로 Video는 노란색(Yellow)을 사용하고, Audio는 주로 스테레오 형태를 많이 사용하기 때문에 White(Left), Red(Right)를 사용하고 있다. 중요한 것은 Video와 Audio Cable의 Impedance가 다르기 때문에 반듯이 구분해 사용해야 한다.
2. Audio Connector
앞서 본 RCA 바나나(Banana) connector는 가정용으로 영상과 음향의 Connector의 구조가 같아 사용할 때 주의해야한다. Cable의 색상으로 구분하고 있는데 주로 Video는 노란색(Yellow)을 사용하고, 다른 Audio는 주로 스테레오 형태를 많이 사용하기 때문에 White(Left), Red(Right) 2개를 사용하고 있다.
그러나 방송용 등 특별한 경우 Balance type으로 사용할 경우 아래 그림과 같은 XLR type의 connector를 사용한다.
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