I-Laboratory 고주파회로교실 [ III. 분포 정수 회로 (Distributed Circuit) ] 1. 집중 정수와 분포 정수

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[ III. 분포 정수 회로 (Distributed Circuit) ]

1. 집중정수와 분포정수

일반적인 고주파 관련서적을 보면, 제일 먼저 집중정수회로와 분포정수회로의 차이부터 설명하는 경우가 많습니다. 이 회로교실 강의는 생각나는대로 테마를 결정하고 있기 때문에, 어쩌다보니 스미스차트를 먼저 설명하게 되버렸심다.. ^^;

1-1 단원의 '서문'에서도 조금 설명했습니다만, 주파수가 높아지게 되면 선로의 길이가 신호의 파장에 대해서 무시할 수 없게 되어 버립니다. 그렇다면 어디까지가 집중정수회로이고, 어디부터 분포정수 회로일까요? 그리고 그 차이는 무엇일까요?

집중정수회로(discrete)란, 전기적 특성이 각각 어떤 한 점 또는 소자 한덩어리로 표현되는 회로를 말하며, 분포정수회로(distributed)는 한 point가 아니라 어떤 부품, 선로 등의 구조 자체의 dimension(물리적 크기)에 의해 전기적 특성이 결정되는 회로를 말합니다. 예를 들어 우리가 캐패시터(C)니 인덕터(L)니 하는 단위소자를 말하는 것은 집중정수 회로를 말합니다. 반면 microstrip과 같이 폭과 길이가 회로적 의미를 가지는 전송선로 류를 분포정수 회로라고 부르지요.

집중정수와 분포정수의 명확한 경계선은 존재하지 않습니다. 부품을 두는 위치, 선로의 길이, 폭 등에 의해 회로의 특성과 성능이 크게 변해 버리는 상황이라면, 주파수와 상관없이 그회로는 분포정수회로로서 파악해야 됩니다. 예를들면, 만약 길이 1500km의 송전선에서 50Hz로 전력을 송전하고 있다고 하지요. 전력신호가 송전선 상을 빛의 속도로 전달된다고 하면, 파장이 약 6000km 가까이 되기 때문에 송전단과 수전단의 위상은 90° 차이가 발생합니다. 이렇게 되어 버리면 이것도 분포정수 회로의 일종으로 볼 수 있습니다.

집중정수 회로는, 분포정수회로의 특수한 경우 (즉 근사가 가능한) 라고 볼 수 있습니다. 역으로 집중정수 회로의 특수한 경우가 분포정수회로가 되진 못합니다. 집합으로 나타내면 집중정수와 분포정수의 관계는 <그림 3-1>과 같이 됩니다.

<그림 3-1> 집중정수와 분포정수의 관계

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