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I-Laboratory
고주파회로교실 ~ RFDH version ~ 목차 3. 위상천이기 (Phase Shifter) (4) Hybrid Coupled Type Phase Shifter 1GHz 에서 90° 의 위상천이값을 가지는 위상천이기의 예를 <그림 5-39>에, 시뮬레이션 결과를 <그림 5-40>에 나타내었습니다. 그래프 중 P_ON은 PIN 다이오드가 ON일 때의 특성을, P_OFF는 OFF일 때의 특성을 나타냅니다. 위상 그래프 중 ANG[PS]의 특성은 ON과 OFF 시의 (OFF시를 기준으로 한) 위상차이, 즉 위상천이값을 나타냅니다.
<그림 5-39> Hybrid Coupled 형 위상천이기
<그림 5-40> Hybrid Coupled 형 위상천이기의 특성 우선 Hybrid의 동작에 대해 간단하게 알아보겠습니다. <그림 5-41>과
같이, 구성된 각 선로의 길이가
<그림 5-41> Hybrid
<그림 5-42> Hybrid의 특성 (1) 만약 port 2, 3 을 모두 open 또는 short로 하면 어떻게 될까요? <그림 5-43>에 삽입손실과 위상 특성을 나타내었습니다. port 2,3을 둘 다 Open을 한 경우와 short를 한 경우 모두 port 4 에 신호가 전달되고 있고, 특히 중심주파수에서는 손실없이 거의 전 에너지가 전달되고 있습니다. 이렇게 Open인 경우와 Short인 경우의 전달특성은 둘다 비슷하지만,180° 의 위상 차이가 존재합니다.
<그림 5-43> Hybrid의 특성 (2) 아하 그렇다면!! 그렇습니다. 4port의 Hybrid에서 Port 2, 3에 연결되는 리액턴스값을 변화시켜주면 위상차를 조정할 수 있습니다. 원래 port 2, 3 으로 전력이 균등분배되고 port 4로는 전력이 검출되지 않는 hybrid coupler 특성에서, 출력인 2,3 번 port에 큰 임피던스를 걸어서 출구를 막아버리면 결국 port 4로 신호가 몰려서 나갈 수밖에 없겠지요. 그러면서 port 4로 나가는 신호는 위상이 가변된채 나가고 있습니다. 이를 이용하면 위상천이 특성을 만들어 낼 수 있겠죠? 그럼 여기서, <그림 5-39>의 위상천이기의 Hybrid에 연결된 PIN 다이오드 + 선로로 구성된 회로의 특성을 보겠습니다. <그림 5-44>에 나타낸 1port 회로로서 그 반사 특성을 시뮬레이션 한 결과를 <그림 5-45>에 나타내었습니다. 명확하진 않지만, 중심주파수 1GHz를 중심으로 양쪽이 대략 정반대의 경향을 갖고 있습니다. 위상 특성을 보면 그 특징을 쉽게 알 수 있는데, ON일 때의 반사위상은 -135° , OFF 일때는 약 +135° 가 되어있습니다. 앞절에서 설명한 Loaded Line의 경우와 마찬가지로 위상이 큰 차이로 반전되어 있음에도 불구하고, ON/OFF의 변환으로 위상을 바꾸어도 중심주파수에서의 삽입손실과 임피던스 특성이 악화되지 않습니다. 그렇게 손실이 최소화되면서도 위상값은 크게 바뀜으로써, 쓸만한 위상천이기로 동작하고 있습니다.
<그림 5-44> Hybrid Coupled 형 위상천이기의 부분해석
<그림 5-45> Hybrid Coupled 형 위상천이기의 부분특성 Hybrid coupled 형태의 위상천이기에 대해 좀더 자세히 알고 싶은 분은 초고주파 공학 관련 서적을 참고하시기 바라며, Hybrid에 대해선 다음번에 더 자세히 설명하도록 하겠습니다. 다음 편에는 마지막으로 두 신호를 합성하는 형태의 위상천이기에 대해 설명하도록 합니다. 다음 >> 3. 위상천이기 (Phase Shifter) (5) 두 신호를 합성하여 위상 바꾸기 Copyright by I-laboratory & RF designhouse. All rights reserved. |