75옴 동축케이블(BNC RCA F커넥터)의 용도와 장점

[예감사운드]

BNC 케이블

(사진 1.Baseband 비디오신호부터 HD-SDI 까지 전송 가능한 BNC 케이블 , 카나레 75옴 동축케이블 L-5CFB)

BNC 는 "Bayonet-Neil-Concelman" 의 약어로서 1940 년대 개발되어 현재까지 가장 폭넓게 사용되는
비디오 케이블 커넥터 입니다. 암페놀 엔지니어인 Carl Concelman 과 벨 연구소의 Paul Neill 의 개발자
이니셜을 따서 이름지어졌습니다. 현재 BNC 커넥터는 RF 분야의 50옴 임피던스의 동축케이블과
75옴 임피던스의 Broadcast 용 동축케이블 등에 사용됩니다.

(사진 2. Bayonet 은 총검이란 뜻으로 BNC 커넥터의 암수 결합형태는 소총의 총검을 끼우는것과 같다.
카나레 75옴 BNC 커넥터)

방송분야에서 BNC 커넥터가 사용된 케이블로는 DC-4.2MHz 의 아날로그 baseband 비디오,
DC-24.576MHz 대역의 AES and S/PDIF 디지털 오디오, DC-135MHz 의 SDI 신호, DC-750MHz 의
HD-SDI 등이 있으며, S-VHS 나 RGB 등의 아날로그 비디오 신호를 전송할때도 BNC 케이블이 사용됩니다.

우리가 BNC 커넥터와 동축케이블을 접하게 될때 흔히 들을 수 있는 용어가 "75옴 임피던스" 입니다.
케이블에서 말하는 임피던스란 케이블이 갖는 DC resistance 와 capacitance, inductance 의 합성
Factor 로서 감쇄율(attenuation), 전압(voltage), 전력(power) 의 관계에서 75옴 임피던스는 전송에서의
감쇄율(신호손실)을 최소로 하기 위한 특성임피던스 입니다.
참고로 RF 에 사용되는 50옴 임피던스는 높은 전압과 높은 암페어수를 고려한 특성 임피던스값 입니다.

만약 사용되는 BNC 케이블이 6MHz 대역폭을 갖는 아날로그 baseband 비디오일 경우
quarter wavelength 가 12.5m (41ft) 이므로 13m 이상 비디오 신호를 전송한다면 75옴 케이블과 커넥터의
사용을 고려해봐야 하며, 특히 HD-SDI와 같이 높은 대역폭을 갖는 디지털 신호 전송의 경우 quarter
wavelength 가 3.94in 로서 반드시 75옴 BNC 커넥터와 케이블을 사용하여 signal loss 를
최소한으로 해야만 합니다.

(사진 3. HD-SDI 이하의 디지털, 아날로그 비디오 신호전송용 75옴 BNC커넥터, 카나레 BCP-C4F )

케이블 뿐만 아니라 BNC 커넥터의 특성임피던스도 중요하며, 만약 케이블과 커넥터가 75옴 임피던스가
맞지 않는다면 임피던스 비매칭으로 인해 reture loss 가 증가하고, HD-SDI 신호의 경우 이는 직접적으로
전송성능에 영향을 주어 최대 전송거리 및 신호손실에 영향을 주게 됩니다.
그 영향은 작겠지만 이는 낮은 주파수대역의 아날로그 비디오 신호에도 동일하게 손실이 일어나게 됩니다.

우선적으로는 6MHz 의 아날로그 baseband 비디오부터 HD-SDI 신호까지 신호손실을 최소한으로
해주기 위한 75옴 BNC 케이블을 사용하길 권장하며, 외부에서의 EMI, RFI 노이즈 오염을 방지하기
위한 실드처리 (알루미늄랩 실드, 편조실드 등)도 필히 고려해야 합니다.

케이블의 설치시에는 고정용과 이동용에 따라 solid center conduct 의 케이블을 사용해야 할지,
연선(strand) 신호선의 케이블을 사용해야 할지도 반드시 고려해야 합니다.

(사진 4. RGBHV 신호의 아날로그 비디오 신호 전송에도 75옴 동축케이블과 75옴 BNC 커넥터가 사용된다)






RCA 케이블

RCA 케이블은 baseband 아날로그 비디오 신호와 RGB, Y/Cr/Cb 의 컴포넌트 신호 전송 등
모든 아날로그 비디오 전송에 쓰입니다.

(사진 5. 아날로그 비디오에 사용되는 75옴 RCA 동축케이블, 카나레 L-5C2VS)

RCA 비디오 케이블에 사용되는 케이블은 BNC 케이블과 같은 75옴 임피던스 동축케이블을 사용하게
되며, RCA 커넥터는 일반 납땜용 RCA 플러그가 사용되기도 하지만, 고해상도 RGB 비디오 모니터 및
디지털오디오 신호전송, 6MHz 대역폭의 baseband 아날로그 비디오 신호에도 신호손실 및
장거리 전송을 위해 압착방식의 75옴 RCA 커넥터를 사용합니다.

(사진 6. 200MHz 의 대역폭과 납땜작업에 비해 작업시간을 대폭 줄인 압착식 RCA 커넥터
- 카나레 RCAP 시리즈)

RCA 단자는 아날로그 비디오, 아날로그 오디오, 디지털 오디오 등에서 50년 이상 사용해오고 있으며,
비디오 케이블 뿐만 아니라 오디오 케이블에도 많이 사용되고 있습니다.
75옴 RCA 동축케이블은 디지털 오디오 신호인 S/PDIF 신호전송에도 사용되기도 합니다.

F 케이블

(사진 1. BNC, RCA 이외에 아날로그 비디오 및 CATV/broadband 에 주로 사용되는 F 케이블)

아날로그, 디지털 비디오 케이블에서 BNC, RCA 커넥터 다음으로 많이 사용되는 커넥터가
F 단자 입니다. F 단자는 주로 CATV/broadband 연결에 사용되며, 우리 주변에서는 CATV,
UHF/VHF 안테나 케이블, VTR 과 TV 연결(아날로그비디오), FM 튜너 안테나 케이블 등에서
쉽게 찾아볼 수 있습니다.

F 단자가 가장 많이 사용되는 용도는 CATV/broadband 로서 BNC, RCA 단자가 중심신호선에
중심컨텍트를 사용하는 것과는 달리 신호선을 그대로 사용하며, BODY 단자는 저렴한 알루미늄으로
되어 있다. 이것은 copper-clad steel center conductor 로 되어 있는 CATV 용 케이블에만 권장하며
broadcast 용 동축케이블인 bare copper 의 RG 59, RG 6 의 동축케이블에서는 중심 컨텍트가
있는 F 커넥터 사용을 권장합니다.

* copper-clad steel center conductor 란 중심신호선 전체가 copper로 구성되어 있지 않고
중심부분은 steel, 바깥쪽은 copper로 구성되어 있어, 50MHz ~ 1GHz 사이의 CATV/broadband
신호만을 전송하기 위한 신호선 구조를 말한다. 이는 주파수대역이 높을수록 도체의 중심에서
바깥쪽으로 신호가 흐르는 skin effect 에 따라서 50MHz ~ 1GHz 대역의 신호는 중심에서
바깥쪽 부분인 copper 에만 전송되기 때문이다.

(사진 2. 75옴 임피던스의 중심컨텍트와 본체단자, 압착슬리브로 구성된 RG59 용 F 커넥터,
카나레 FP-C4F)

RG 59 나 RG 6 의 bare copper 로 구성된 동축케이블의 신호선들은 CATV/broadband 전용케이블의
신호선보다 약하기 때문에 암놈단자부와 잦은 결합이 있을 경우 신호선이손상받을 수 있어,
중심컨텍트가 있는 해당 케이블에 맞는 전용 커넥터를 사용하길 권장하며 이는 신호선 손상 및 꺽임,
내부절연체 이동, 신호선 부식 예방효과에도 우수합니다.

F 케이블은 Baseband 비디오 신호부터 최대 1GHz 까지 다양한 용도로 사용되기 때문에, 전송신호 및
전송거리에 따라서 고려요소가 필요하며, 최대 1GHz 신호대역 및 전송거리가 길어질 경우
75옴 임피던스의 F 커넥터를 사용하여 임피던스 비매칭에 따른 리턴로스를 줄여주는것이 좋고,
RFI 노이즈 유입에 대해서도 실드(shield)처리가 되어 있는 케이블을 사용하는 것이 일반적입니다.

(사진 3. Baseband 비디오 신호부터 HD-SDI 신호까지 전송가능한 75옴 동축케이블,
카나레 L-5CFB 75옴 동축케이블)

참고 * CATV/broadband 의 copper-clad steel center conductor 케이블은 50MHz ~ 1GHz 까지의
전송대역폭을 전송하기 위한 케이블로서 최대전송대역폭 6MHz(DC 4.2MHz) 의 비디오신호를
전송하는데는 부적합하다. 상대적으로 50MHz 보다 낮은 6MHz 의 신호를 전송하게 되면 중심부분인
steel 부분으로 비디오신호가 전송되기 때문에 copper 보다 저항값이 커서 전송성능이 떨어지게 된다.
만약 케이블에 CATV/broadband, CATV 라고 표기되어 있다면 6MHz 의 비디오신호 전송용으로는
사용하지 않는것이 좋다.