MWAVE-LABORATORY ~ RFDH version ~

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저항분배기 (Power Divider)

50Ω (75Ω) 선로상에서 신호를 분배할 때는, AC 콘센트의 멀티탭처럼 가지치기 식으로 각 분배출력을 연결해서는 안됩니다. 신호를 분배할 경우에는 입력에서 본 임피던스가 50Ω 이 되어야 매칭이 틀어지지 않습니다.

예를 들어 2분배의 경우를 생각해보면, 단순하게 두 개의 전선을 연결하여 각각 50Ω의 부하 임피던스로 분배해버리면 결국 입력에서 로 바라본 임피던스는 50/2 = 25Ω이 되 버리니까요.

왼쪽의 회로는 그냥 단순하게 입력과 출력을 그대로 연결한 경우입니다. 위에서 언급하였듯이 이렇게 해서는 입출력 매칭이 제대로 잡히지 않지요. 출력쪽에 각각 50Ω 부하를 연결했을 때도, 입력에서 본 임피던스가 50Ω이 되어야만 진정한 분배회로로 동작하게 됩니다.

매칭이 틀어진다는 말은 결국 신호의 흐름이 원활하지 않고 반사가 생겨서 신호의 손실이 발생한다는 의미가 됩니다. 그렇다면 어떻게 하여 이러한 미스매칭 문제를 해결하면서 분배할 수 있을까요?

(1) Y형 저항분배회로

분배회로는 단순히 분기된 선로를 의미하는 것이 아니라, "분배했을 경우의 입출력 매칭회로"를 지칭한다고 보는게 맞습니다. 매칭 방법에는 저항에 의한 매칭, 트랜스포머를 이용한 매칭, 윌킨슨 형 등이 있는데, 우선 저항에 의한 매칭회로에 대해 알아보도록 하겠습니다.

왼쪽의 회로는 저항 R을 Y형 (스타형)으로 연결한 것입니다. 이 회로에서는 어디에서 신호를 입력해도 같은 전력이 등분되도록 하기 위해, 모든 저항값은 같은 값을 써야 합니다. 이러한 저항값은 아래와 같이 간단하게 계산할 수 있습니다.

여기서 특성 임피던스 (입출력 임피던스) 가 50Ω 인 경우, R = 50/3 = 16.7Ω 이 됩니다.
특성임피던스가 75Ω 인 경우는 25Ω으로 계산되겠지요. 이것은 매우 간단한 계산이기 때문에 각 분배수에 따른 저항값과 손실을 아래의 표로 정리해 보았습니다.

분배수	저항값(Zo=50Ω)	저항값(Zo=75Ω)	분배 손실[dB]
2	16.7	25.0	6.02
3	25.0	37.5	9.54
4	30.0	45.0	12.04
5	33.3	50.0	13.98
6	35.7	53.6	15.56
8	38.9	58.3	18.06

(1) △형 저항분배회로

위에서 Y형 회로에 대해 설명하였습니다만, 아래와 같이 △형 모양으로도 분배기를 만들 수 있습니다.

왼쪽의 회로는 마찬가지로 2분배기입니다만, 마치 브릿지 회로처럼 보입니다. 이 회로는 Y형보다 평행한 구조라서 두 출력간에 연결된 저항에는 전류가 흐르지 않으므로, 이 저항의 영향은 무시할 수 있습니다. 따라서 이 회로에서 R값은 굳이 계산식을 나타내지 않아도 50Ω 인 것을 알 수 있습니다.

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