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동축 스위치 (Coaxial Switch)

고주파 신호의 경로를 조절할 때 애용되는 것이 동축 스위치입니다.

동축 스위치에는 기계적으로 접점을 움직이는 전환방식과, PIN 다이오드 등의 반도체를 전환소자로써 사용하는 방식이 있습니다. 여기서는 기계적으로 신호를 전환하는 고주파용 릴레이의 구조와 특징에 대해 설명해보도록하겠습니다.

그렇다면 이러한 고주파 신호전환용 릴레이는, 일반의 시그널 릴레이와 어떻게 다를까요?
아래에 접점구조의 차이를 그림으로 나타내보았습니다.

☆ 동작 ☆

○ 일반용 시그널 릴레이
접점이 단자 상하로 움직이며 전환되며, 단자간의 거리가 매우 가깝기 때문에 단자간 캐패시턴스 값이 커지게 됩니다. 결국 두 단자간의 C값이 커지면 고주파 신호의 커플링이 심해져서, 단자간 Isolation 특성이 나빠지게 됩니다. 스위치 릴레이의 기능 자체가 두 신호 경로중 하나만의 경로로 전환하는 것이기 때문에, 신호가 통하지 않아야 할 곳으로 신호가 새는 것은 바람직하지 않습니다.

○ 고주파용 릴레이
위의 오른쪽 그림이 고주파용 릴레이인데, 그림과 같이 한가운데와 왼쪽의 단자가 접촉하고 있고, 우측에 있는 접점은 쉴드(shield) 부분에 접촉하고 있습니다.

이 상태에서는 한가운데의 단자와 우측 단자와의 거리가 꽤 떨어져 있기 때문에, 단자간 캐패시턴스가 줄어들고 결국 일반용에 비해 Isolation 특성이 좋아지게 됩니다.

또한 신호 접점 자체가 금속 쉴드(shield) 케이스에 둘러싸여 있어 동축 구조와 비슷하기 때문에, 임피던스정합의 측면에서도 보다 양호한 특성을 기대할 수 있습니다. 임피던스 정합이 좋다는 뜻은 결국 삽입손실도 작아진다는 의미가 되지요.

이러한 고주파용 동축 스위치에 요구되는 특성은 아래와 같습니다.

1. 삽입손실이 작다
2. Isolation 특성이 좋다
3. VSWR이 좋다.

위의 사진속 릴레이는 포트가 아닌 단자구조의 입출력 구조이기 때문에, 마이크로파 대역 이상의 주파수에서는 외부 회로와의 매칭이 어려워집니다. 여기에 동축 커넥터를 연결하고 그 중심도체가 접점 역할을 하도록 만듦으로써, 임피던스 매칭이나 GND의 강화를 꾀한 "동축 릴레이" 등이 시중에 팔리고 있습니다.

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