I-Laboratory 고주파회로교실 [ II. 매칭회로 (Matching Circuit) ] 1. 이런 실수한 적 없으신가요?

I-Laboratory 고주파회로교실 ~ RFDH version ~
[ II. 매칭회로 (Matching Circuit) ]

1. 이런 실수한 적 없으신가요?

예를 들어 입력임피던스 Zin = 25 Ω 인 회로가 있다고 하지요.
" 자, 이 회로를 50Ω에 매칭해주실래요~?"
누군가 이렇게 부탁하면 여러분은 어떻게 하시렵니까?

고주파회로에 익숙한 분이시라면, 직렬로 적절한 L을 넣어 스미스차트상에서 돌리고.. 다음에 병렬로 적절한 C를 넣어서 중심의 50Ω에 갖다놓으면 되겠거니 하는 상상을 하실 겁니다. 그러나 이 경우, 일반적인 전기회로는 잘 알지만 고주파회로를 별로 다루어보지 못하신 분이라면 이상한 실수를 할 수도 있습니다. 실제로 제가 본적 있는 엉뚱한 실수 실화 하나를 말씀드리지요.

얼마전 제가 설계한 수신모듈의 샘플을 어떤 고객에게 제출했을 때의 대화입니다.

본인 : "수신모듈의 안테나의 입력 임피던스는 50Ω으로 설계되어 있으므로, 안테나를 연결하실 때
50Ω으로 매칭시켜주시기바랍니다."

그후 며칠이 지난 후에 연락이 왔습니다.

고객 : "저기말입니다, 수신모듈 자체의 특성평가는 검사 성적표의 값과 거의 같았습니다만...
실제로 안테나를 연결하고 실험을 해보면 도통 신호 수신이 잘안되는 것 같습니다.."

본인 : "(당황하며 -.-;) 저.. 안테나는 50Ω 매칭으로 연결해주신거 맞죠?"

고객 : "당근이죠. 안테나 자체의 입력임피던스가 20Ω 이고, 수신모듈의 임피던스가 50Ω이므로
안테나와 수신모듈 사이에 매칭으로 30Ω을 삽입했지요!"

본인 : "허거덩.. (우~ 쉤)"

물론 이렇게 연결하면 50Ω과 20Ω의 임피던스가 완충되어 매칭시킨 듯한 효과가 있을지도 모르지만 아주 큰 실수가 있지요. 만약 대체 어디가 문제인지 잘 모르시겠는 분이라면, 본 회로교실 제 1회를 다시 함 보세요. 제 1회에서도 언급했습니다만, 고주파회로는 전력을 효율적으로 전달할 필요가 있고, 그 때문에 임피던스 매칭의 중요성이 커지는 것입니다. 효율좋게 전력을 전달하기 위해서는 회로의 손실을 최대한 줄이지 않으면 안됩니다. 그런데 저항은 전력을 소비하는 소자이죠.

이쯤돼면 저 고객께서 저지른 큰 실수가 무엇인지 알 만하죠? 고주파회로에서는 회로간의 매칭을 위해 저항을 사용하는 경우는 없습니다. 물론 매칭과는 다른 목적으로, 예를 들어 증폭기의 안정도를 올려서 발진을 억제하기 위해 중간에 저항을 사용하는 경우도 있습니다. 그렇다면 저항을 사용하지 않고 어떻게 매칭을 할 수 있을까요? 다음을보시죠~

다음 >> 2. 스미스차트를 이용한 매칭