1. 개요
2. 도파관이 마이크로파 전송로로 사용되는 이유
3. 도파관의 임피던스 정합
3.1 Q 변성기(lambda/4 임피던스 변환기)에 의한 정합
3.2 Stub에 의한 정합
3.3 도파관 창에 의한 정합
3.4 무반사 종단회에 의한 정합
3.5 도체 봉에 의한 정합
3.6 테이퍼 도파 관
3.7 아이솔레이터에 의한 정합
1. 개요
- 도파관은 동축선로의 유전체 손실을 극복하기 위해 절연체를 공기로 하고, 도체손실의 원인이 되는 중심도체를 없앤 전송선로라고 볼 수 있습니다.
- 즉 마치 금속 수도관처럼 되어 있으며, 단면이 직사각형인 구형도파관(Rectangular Waveguide)이 일반적입니다.
- 마이크로파용 급전선으로 사용되는 것으로서 가운데가 비어있는 금속 도체관
- 동축 급전선은 손실이 root(f)에 비례하여 증가하며 내외 양도체의 간격이 lambda/4 이상 되면 특성이 급격히 열화하는 등 SHF대 이상에서는 여러 가지 결점이 나타남
- 외부 도체의 내경이 1.7lambda 이상이 되면 내부도체가 없어도 전자파가 전송되고 주파수가 높아짐에 따라 오히려 손실이 감소함, 이러한 성질을 이용해 내부 도체를 제거한 것이 도파관임
2. 도파관이 마이크로파 전송로로 사용되는 이유
가. 저항 손실이 적다
- 동축 급전선인 경우 주파수의 증가에 따라 표피작용때문에 도체의 고주파 저항과 손실이 매우 증가한다.
- 도파관에서는 관내벽에 전류가 흐르나 내벽에 면적이 크고, 전도도가 높은 금, 은으로 도금했으므로 완전 도체에 가까워 표피작용에 대한 저항손실이 극히 적다
나. 유전체 손실이 적음
- 도파관에서는 동축급전선과 달리 따로 절연물을 사용하지 않고 내부에 공기뿐이므로 유전체 손실이 적음
다. 방사손실이 없음
- 도파관에서는 변위전류가 관내로 흐를 뿐이므로 전자파를 외부에 방사하거나 수신하는 일이 없음
라. 고역 필터로서 작용함
- 도파관 단면의 치수로 결정되는 차단 주파수가 있어 그 이상의 주파수만을 통과시켜 고역 필터로서 작용
- 전자파의 파장 lambda가 2a보다 작어야 파동이 진행하여 나감
마. 취급할 수 있는 전력이 큼
- 도파관의 손실이 적다는 의미는 장거리로 신호를 전송할 수 있다는 의미가 아니라, 손실에 의한 발열량이 적기 때문에 kW단위에 이르는 대전력 전송이 쉽게 가능하다는 의미
바. 외부 전자계와 완전히 격리할 수가 있음
3. 도파관의 임피던스 정합
3.1 Q 변성기(lambda/4 임피던스 변환기)에 의한 정합
- 임피던스가 Z1과 Z2인 두 개의 도파관을 접속하는 경우
- 특성임피던스가 √Z1Z2인 도파관을 lambda/4 길이로 삽입하는 방식
- lambda/4 임피던스 변환기에 의한 정합이라고도 함
3.2 Stub에 의한 정합
- 도파관과 병렬로 스터브를 접속하여 부하에서의 길이와 스터브의 길이를 적당히 조절함으로써 정합을 시킬 수 있음
- 평행 2선, 동축선, 도파관 등의 전송 선로의 일부에 설치한 분기 회로 또는 집중 소자.
- 그림은 평행 2선의 일부에 설치한 정합 스터브로 분기점 a, b에서 부하 및 단락편까지의 거리 l1, l2를 변화시켜 임피던스 정합을 취하여 전원에서의 최대 에너지를 부하에 공급하려는 것
3.3 도파관 창에 의한 정합
- 도파관내에서 관측에 직각으로 도체판과 같은 장애물을 간격을 떼어서 삽입하고 부하까지의 거리, 창의 폭을 적당히 선정하여 정합을 시킴
3.4 무반사 종단회로에 의한 정합
- 분포 정수회로에서와 같이 특성임피던스와 같은 부하로 도파관을 종단시키면 진행파만 존재하게되어 정합을 시킬 수 있음
- 즉 저항막을 도파관에 직각으로 설치하고 lamda/4(lambda는 관내 파장)되는 지점에 단락판을 설치하면 저항막서 단락판을 본 임피던스가 무한대가 되어 반사파가 생기지 않음
3.5 도체 봉에 의한 정합
- 도파관의 넓은 면에서 도파관내로 도체봉 또는 나사를 삽입하여 정합을 시킴
- 도파관에 반사파가 존재하는 경우 도체봉에 의한 전자계에 의해 반사파를 상쇄시킴
3.6 테이퍼 도파 관
- 도파관의 치수를 완만하게 변형하여 임피던스를 정합시키는 방법
3.7 아이솔레이터에 의한 정합
- 1에서 2로 진행하는 파는 감쇄없이 진행하지만 2에서 1로 진행하는 파는 큰 감쇄를 받는 비가역성 특성을 갖는 것을 아이솔레이터라 한다
- 진행파만 통과시키고 반사파는 통과시키지 않는 특성을 이용하여 정합을 시킴
<참조>
http://www.rfdh.com/invite/mwlab/1waveguide.htm
'Wireless_Communication > 급전선' 카테고리의 다른 글
| 표피효과 (0) | 2015.09.06 |
|---|---|
| 동조 급전방식과 비동조 급전방식 (0) | 2015.08.27 |
| 결합계수, 방향성, 격리계수에 대하여 설명 (0) | 2015.08.25 |
| 산란계수(S-Parameter)에 대하여 설명하고 반사손실과 삽입손실을 설명 (1) | 2015.08.25 |
| 무왜곡 전송조건 (2) | 2015.08.25 |
