목차
1. 90° Hybrid (Branch-Line Coupler)
2. Rat-Race (Magic Tee)

이름 그대로  λ/4의 길이를 가진 회로입니다. 트랜스포머 라고 하면 뭔가 특별한 패턴일거라 상상될지 모르지만, 실제로는 일정한 임피던스를 가진 단순한 전송선로일 뿐입니다. 특성 임피던스가 서로 다른 두 전송선로를 연결해야 할 때 임피던스 매칭용으로 애용되며, <그림 7-13>에 그 구성도를 나타내었습니다.

<그림 7-13> λ/4 트랜스포머

노란색으로 나타낸 부분이 λ/4 트랜스포머이며, 중심주파수를 기준으로 λ/4의 길이를 가집니다. 위의 그림은 서로 다른 특성 임피던스 (Z1, Z2)의 전송선로 사이에 트랜스포머를 삽입하여 연결한 사례입니다. 트랜스포머 부분의 특성 임피던스 Zt와 Z1, Z2의 관계는 아래의 간단한 수식으로 표현됩니다.

           (7.3)

이 식을 만족하는 Zt의 λ/4 선로를 중간에 삽입하면 어떤 효과가 있을까요?? <그림 7-14>에 나타낸 회로를 통하여 그 효과를 알아보도록 하겠습니다. 이 회로의 입력 VSWR 특성은 <그림 7-17>에 빨간색(BASE)로 나타내었습니다.

<그림 7-14> 트랜스포머 삽입 전의 회로

아래 <그림 7-15>와 같이 저항과 전송선로 사이에 λ/4 트랜스포머를 삽입한 후, 식(7.3)의 Z1, Z2에 각각 200Ω, 50Ω을 대입하여 Zt를 계산하면 100Ω의 값을 얻을 수 있습니다. 이 회로의 입력 VSWR을 <그림 7-17>에 녹색(TR1)으로 나타내었습니다.

<그림 7-15> 1단 트랜스포머 삽입 후의 회로

트랜스포머를 삽입하면 중심주파수에서 매칭을 완성할 수 있었습니다. 그렇지만 <그림 7-17>을 보면 중심주파수에서 멀어질수록 VSWR이 급속히 악화되고 있는 것을 알 수 있습니다. 이 예제에서는 직렬로 연결된 전송선로의 임피던스가 200Ω → 100Ω → 50Ω 으로 급격히 변화하고 있습니다.
그렇다면 λ/4 트랜스포머를 다단으로 삽입하여 임피던스 변화를 완화시킨다면 어떻게 될까요?

이번엔 <그림 7-15>에 나타난 회로에 트랜스포머 2개를 추가해보도록 하겠습니다. 이 두 개의 트랜스포머 임피던스를 계산해보면 Zt1 = 70.7Ω, Zt2 = 141.4Ω 가 됩니다. 이러한 다단 트랜스포머 회로의 입력 VSWR 특성을 <그림 7-17>에 똥색(TR3)으로 나타내었으며, 다단으로 연결하면 임피던스 변화가 작아지면서 대역폭도 넓어지고 있다는 것을 관찰할 수 있습니다.

<그림 7-16> 다단 트랜스포머 삽입 후의 회로

<그림 7-17> 입력 VSWR 특성

연결부에서의 임피던스 변화가 작으면 반사계수도 작아지기 때문에, 결국 다단 트랜스포머에서는 전체의 반사계수가 개선됩니다. 이러한 결과에 기초해 본다면, <그림 7-18>과 같이 매끄럽게 임피던스가 변화하는 Taper 형태의 트랜스포머를 이용하면 더욱 특성이 개선될 것이라는 것을 자연~스럽게 예상할 수 있습니다.

<그림 7-18> Taper 형태의 트랜스포머

다음 >> 4. Bias Circuit   (1) 집중 정수로 구성 

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