밸런스(Balanced)케이블의 구조

아날로그 오디오 케이블에는 밸런스(Balanced) 케이블과 언밸런스(unBalanced) 케이블이 있습니다. 

오늘은 프로 장비에서 주로 쓰이는 밸런스(Balanced) 케이블에 대해 정리해 보겠습니다. 

 

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밸런스(Balanced)케이블 

전송 중에 유입되는 노이즈가 수신 측에서 HOT과 COLD 신호를 합쳐줌으로써 노이즈가 상쇄되고 본래의 송신 측에서 보내준 한 개의 기준 신호만 남게 되는데 이를 CMNR (Common Mode Noise Rejection)이라 하며, 밸런스 케이블의 장점입니다. 밸런스 케이블의 HOT과 COLD 신호선은 서로 꼬아져 있는 Twisted pair의 형태입니다. 이는 전자기적 노이즈인 EMI 보호에 좋으며 꼬여있는 내부 신호선을 외부 도체인 실드(Shield)가 감싸고 있는 전형적인 마이크/라인 레벨의 오디오 케이블입니다. 신호선은 외부 도체(Shield)가 감싸고 있어 외부에서 유입되는 노이즈를 차단하고 멀티채널 오디오 케이블의 경우 옆 채널 간의 간섭 잡음(Crosstalk)을 방지해 줍니다. 외부 도체는 편조 실드((Braided Shield)와 알루미늄 랩실드(Foil Shield)로 구분할 수 있습니다. 편조 실드로 된 마이크 케이블은 저주파 노이즈를 차단하는데 효과적입니다. 특히 움직임이 있는 핸들링 마이크케이블이나 중계용 케이블은 모두 편조실드로 되어 있는 오디오케이블을 사용해야 합니다. 알루미늄 랩실드 케이블은 움직임이 잦을 경우 알루미늄 랩이 찢어지거나 틈이 벌어져 노이즈가 유입될 수 있고, 외부 중계 시에는 케이블을 잡아당기는 인장력에도 편조실드의 강도가 더욱 높으며 대부분이 이동용 케이블로 설계되어 외부충격에 대비해 충전재가 포함되어 있습니다.

 

이중 쉴드의 AES-3id 디지털오디오용 동축케이블

4ch 알루미늄 랩 쉴드된 스튜디오 배선용 멀티케이블

 

알루미늄 랩 쉴드의 경우 Foil의 바깥 면에는 찢어짐 방지를 위해 절연 코팅을 해놓기 때문에 Foil 안쪽으로 알루미늄 랩 실드가 차단한 노이즈를 바깥으로 빼주고 접지선으로 사용하는 Drain Wire가 들어있어 커넥터 작업 시 이를 잘라내지 않도록 주의해야 합니다. 알루미늄 랩 실드는 일명 Skin Effect Shield라고 하여 고주파 노이즈를 차단하는 성능이 좋으며 특히 750 MHz를 사용하는 HD-SDI의 디지털 비디오 신호와 같은 영역에서 최적의 성능을 발합니다. 위와 같은 실드의 특성들로 이동 중계용 케이블에는 2중으로 한 Double Braided Shield 케이블이 있으며 대부분의 비디오 동축케이블은 CVBS부터 HD-SDI까지 다양한 주파수 신호에 대한 노이즈 차단을 위해 알루미늄 랩 실드 위에 편조 실드를 한 겹 더 씌운 케이블입니다.

 

전자 쉴드 (스타쿼드/쿼드스타) 마이크 케이블

밸런스 라인의 Common Mode Noise Rejection 장점과 몇 가지 실드 차폐를 하더라도 1000Hz 주변의 전원 노이즈나 조명장치에서 유입되는 노이즈를 차단하기에는 한계가 있습니다. 비교적 높은 신호레벨(-20dB ~0dB)의 신호는 일반적인 2심 마이크 케이블을 사용하면 되지만 노이즈 영향을 받기 쉬운 미약 신호((-50dB 이하)의 경우 노이즈에 대한 추가 대책이 필요합니다. 이에 개발된 것이 전자 실드라 불리는 스타쿼드 형태의 마이크/라인레벨 케이블입니다. 기존의 2심으로 구성된 Twisted Pair 구조의 밸런스 라인을 반반씩 나누어 4심 형태의 밸런스 케이블 구조를 갖습니다. 이를 통해 100Hz 미만의 노이즈 유입을 1/10 미만으로 줄여주고, 더블 밸런스 구조로 Common Mode Noise Rejection 장점을 두 번 활용할 수 있습니다. 이외에도 4심 구조를 2심씩 꼬아 사용하기 때문에 내부 신호선을 더욱 굵게 하여 미약한 마이크레벨 신호 전송에 유리하며 납땜부에 단선이 일어나더라도 나머지 신호선 한 개가 남게 되어 방송 사고를 예방할 수 있어 스튜디오와 중계현장 등 대부분 방송 환경에서는 스타쿼드 마이크케이블을 표준 마이크 케이블로 사용합니다. 내부 신호선은 실선 신호선이 꼬여있는 형태로 실선 신호선(wire)이 가늘고 꼬임 선수(stranded)가 많을수록 내구성이 좋고 유연하며 사용수명이 깁니다. 그리고 신호선을 감싸고 있는 절연체는 커넥터 작업 시 납땜 열에 대해 내열성을 가져 쉽게 녹아내리지 않는 것이 좋으며, 움직임이 있는 이동용 마이크케이블의 외피는 유연성과 외부 충격, 내마모성이 우수한 것이 좋습니다

스타쿼드 마이크 케이블  내부 구조