목차
1. 집중 정수와 분포 정수
2. Microstrip Line
3. Microstrip Circuit 

4. 집중 정수 부품(Chip Component)의 한계

최근 몇 년사이에 휴대폰이 급속도로 보급되면서 점점 더 소형화되고, 그에 따라 휴대폰에 사용되는 칩 부품의 고주파 특성 개선과 소형화가 급속히 진전되고 있습니다. 그에따라 현재 1005 타입 (1.0mm x 0.5mm)와 같이 매우작은 SMD 칩부품이 일반화된 상황입니다. 그런데 이런 작은 소자들은 2GHz 정도의 높은 주파수의 회로에서도 분포정수 보다는 집중정수로 계산되어 사용됩니다.

그렇다면, 칩부품(저항, 캐패시터, 인덕터)를 사용할 수 있는 주파수 한계는 어디까지 일까 한번 생각해보도록 하겠습니다.  저주파에서는 칩 저항은 저항, 칩 캐패시터는 캐패시터, 칩 인덕터는 인덕터로 충실하게 동작합니다. 그러나 주파수가 높아지면 칩 부품 자체가 가진 고유의 R, L, C와는 다른 특성이 나타나기 시작합니다. 그것은 각 부품의 등가회로를 분석해보면 알 수 있습니다. 아무리 작은 칩부품이라 해도, 그 전극의 도체저항이나 전극간의 C값, 금속 길이에 따른 L값등의 다양한 기생성분을 가지고 있습니다. 이러한 각 칩 부품의 등가회로와 그 주파수 특성을 차례로 보도록 하지요.

[주] 아래에 나타낸 주파수 특성 그래프는 실측치가 아니라 시뮬레이션 결과입니다. 시뮬레이션에 사용한 기생성분의 값 역시 실측치가 아니며, 실제로 설계를 하게 될 때는 부품 메이커로부터 데이터를 구하시던지 실측을 하셔야 합니다.

[ 칩 저항 ]
등가회로를 <그림 3-5>에, 주파수에 따른 임피던스 특성을 <그림 3-6>에 나타내었습니다. 주파수 특성의 세로축은 임피던스로써 단위는 Ω 입니다. 적색선으로 나타낸 것이 저항(R) 성분이고, 녹색선으로 나타낸 것이 리액턴스(X) 성분입니다. <그림 3-6>의 윗부분에 나타낸 것이 시뮬레이션에 사용한 각 등가회로 소자의 값입니다. [ 50Ω, 1 nH, 0.5pF ] 기생성분들에 의해, 주파수가 변함에 따라 저항값도 변하고 있습니다.

<그림 3-5> 칩저항의 등가회로

<그림 3-6> 저항의 주파수에 따른 임피던스 특성 

[ 칩 캐패시터 ]
등가회로를 <그림 3-7>에, 주파수에 따른 임피던스 특성을 <그림 3-8>에 나타내었습니다.
[ 20 pF, 1MΩ, 1nH ] 기생 인덕터와 직렬 공진회로가 형성되어, 공진주파수 위에서는 리액턴스 성분이 유도성으로(Inductive) 보여집니다.

 <그림 3-7> 칩 캐패시터의 등가회로

 <그림 3-8> 캐패시터의 주파수에 따른 임피던스 특성 

[ 칩 인덕터 ]
등가회로를 <그림 3-9>에, 주파수에 따른 임피던스 특성을 <그림 3-10>에 나타내었습니다.
[ 22 nH, 0.5Ω, 0.5pF ] 기생성분 사이에 병렬 공진회로가 형성되어, 공진주파수 위에서는 리액턴스 성분이 용량성으로(Capacitive) 보여집니다.

  <그림 3-9> 칩 캐패시터의 등가회로

  <그림 3-10> 인덕터의 주파수에 따른 임피던스 특성 

다음 >> 5. 집중 정수 회로와 분포 정수 회로의 특성 비교

 Copyright by I-laboratory & RF designhouse. All rights reserved.