결합계수, 방향성, 격리계수에 대하여 설명

1. 개요

2. 커플러의 용도

3. 방향성 결합기 구조 및 용도

  가. 방향성 결합기 구조

  나. 방향성 결합기 특성

1. 개요

  - 커플링이란 독립된 공간 또는 선로간에서 전/자계적으로 교류신호에너지가 상호 전달되는 현상

  - 공간적으로 떨어진 경우에도 선로간의 Capacitance 성분에 의해 고주파 RF 신호가 조금씩 전달되는 경우를 Cupling이라고 함

  - 커플링 현상을 이용하여 원하는 만큼의 전력을 추출해서 따올 수 있음

  - 이러한 커플러들은 많은 경우 4포트 대칭구조로서, 입력포트 위치에 따라 나머지 포트들의 용도와 특성들이 결정되기 때문에 directional coupler(방향성 결합기)라고도 불리워짐

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2. 커플러의 용도

 1) Power sampling(전력 추출)

   - 원래 신호보다 아주 작은 신호를 추출, 신호의 특성 체크

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 2) Power Dividing

   - 커플링되는 양을 반으로 전력 배분용으로 사용 가능

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3. 방향성 결합기 구조 및 용도

 1) 방향성 결합기 구조

    - port 1에 입력된 대부분의 신호는 port 2 로 그대로 흘러감

    - 이때, 입력신호의 일부는 도파관 사이에 뚤린 2개의 구멍을 통해 건너편 도파관으로 빠져나오려고 함

    - 여기서 port 4 방향으로 흘러가는 신호를 관찰해보면, 구멍 1을 통과한 신호(①)와 구멍 2를 통과한 신호(②)의 경로길이가 똑같습니다. 고로 구멍을 통과해서 건너간 두 신호 ①과 ②의 위상이 같기 때문에 합산되어 port 4로 출력됩니다. 한편 port 3방향으로 흘러가는 신호를 관찰해보면, 구멍 1을 통과한 신호(③)와 구멍 2를 통과한 신호(④) 의 경로길이는  λ/4 + λ/4 = λ/2 의 차이가 있습니다. 따라서 ③과 ④는 역상이되어 서로 상쇄시키므로, port 3에는 출력신호가 전혀 검출되지 않게 됩니다.

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 2) 방향성 결합기 특성

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     가) 삽입손실 (Insertion Loss) : port 1 에서 port 2 로 전달된 전력
          - 주요 신호 경로에서의 신호 손실양
          - 일반적으로 손실은 적을수록 좋지만, 커플링 되는 양이 크면 삽입손실은 그만큼 늘어날 수밖에 없다.

IL = 10 log (P2/P1)  dB           

     나) 결합도 (Coupling) : port 1 에서 port 4 로 전달된 전력
         - 커플링 포트에서의 커플링된 양
         - 어느정도 양의 커플링 신호레벨이 필요한지에 따라 사용자가 결정하는 값이다.

C = 10 log (P4/P1)  dB             

     다) 격리도 (Isolation) : port 1 과 port 3 간의 전력차
         - port 3 으로 누설된 신호량
         - 원래 아무 신호도 전달되지 않아야 하는 포트이기 때문에, 양이 적을수록 좋다.

I = 10 log (P3/P1)  dB             

     라) 방향성 (Directivity) : port 3 과 port 4 간의전력차
         - 격리도에 대비한 커플링 레벨의 비율.
         - 커플링 레벨에 비해 격리도가 낮아야 좋은 품질의 방향성 결합이 이루어진다.

                                                                          D = 10 log (P3/P4)  dB             
                                                                          D = I - C                                 

 

 

<참조>

http://www.rfdh.com/

http://www.rfdh.com/invite/ilab/k4_3c.htm

http://www.srt.kr/kr/products2/products_total.php?category1=1&mclass1_num=19&pcategory1=19