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분포정수회로를 이용한 분배기

여기서는 마이크로파와 같이 높은 주파수의 회로 설계시 신호를 분배/결합하기 위한 회로에 대해 설명하도록 하겠습니다. 저항 분배회로 부분에서 설명하였듯이, 신호를 아무것도 없이 그대로 두 개로 분배하게 되면 입출력 매칭이 깨지게 됩니다.

이를 극복하기 위해 저항분배기에서는 Y형이나 △형 처럼 저항을 집어 넣어 매칭을 완성합니다만, 이 경우 분배회로에 삽입된 저항에 의해 입력전력의 일부가 소모되는 단점이 있습니다.

아래에 설명될 분포정수를 이용한 분배/결합 회로는, 마이크로스트립 선로와 같은 전송선로를 이용함으로써 기판의 유전체 손실이나 도체손실과 같이 상대적으로 미세한 손실만 발생하게 됩니다. 이를 통해 저손실의 우수한 분배기를 구현할 수 있으며, 아래와 같이 여러 가지 형태로 구현이 가능합니다.
이러한 다양한 분포정수 분배기 형태들은 상황과 용도에 맞게 선택되어 사용됩니다.

위에는 4개의 입출력 포트를 가진 분포정수 분배기 회로도 있는데, 그 경우 P1을 입력포트로, P2, P3를 출력포트로 사용합니다. 나머지 P4는 50Ω 으로 termination 시켜두게 됩니다. 그림에서 노란 부분은 전송선로를 나타내며, 이는 마이크로스트립 선로나 스트립선로로 구현할 수 있습니다.

전력 합성기로 사용하려는 경우는, 뒤집어서 P2, P3을 입력으로 연결해주면 P3에서 합쳐진 출력을 얻을 수 있습니다. 이때 P2, P3는 서로 Isolation이 되어 서로 신호가 전달되지 않게 됩니다.

여기서 입력에 넣은 신호 1 이 반씩 분배되어 각 출력 포트에서는 0.5가 출력되고, 이것을 데시벨로 환산하면 -3.01 dB가 됩니다. (실제로는 여기에 도체손실과 유전체 손실이 약간 더해집니다)

* 본 설명에서는 특성임피던스를 50Ω 으로 가정하였습니다.

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