선정 결론
먼저 필요한 신호 기능을 확정합니다. 하나의 입력에서 상대 진폭과 위상이 관리되는 여러 출력을 만들려면 전력 분배기, 진폭과 위상을 맞출 수 있는 여러 신호원을 합치려면 결합기, 주 전송 경로를 유지하면서 진행파 또는 반사파의 일부를 추출하려면 방향성 결합기를 사용합니다. 그다음 동일한 기준면과 종단 조건에서 전 대역의 총손실과 초과손실, 진폭·위상 균형, 격리도 또는 방향성, 포트 정합, 평균·피크 전력, 부정합 동작을 비교합니다. 포트 방향, 미사용 포트 종단, 측정 조건 또는 전력 정의가 불명확한 후보는 최종 비교에서 제외해야 합니다.
시스템 기능에 맞는 부품군 결정
| 필요 기능 | 우선 검토 부품 | 필수 근거 | 제외 조건 |
|---|---|---|---|
| 한 입력을 동등한 여러 출력으로 분배 | 0도 또는 Wilkinson 분배기 | 분배 수, 이론 분배손실, 초과손실, 진폭·위상 균형, 출력 격리 | 대역 끝 또는 온도 범위 자료가 없음 |
| 동기 신호원 결합 | 가역 분배/결합기, 하이브리드 또는 전용 결합망 | 입력 진폭·위상 오차, 입력 간 결합, 포트별 및 합성 전력 | 한 신호원이 다른 신호원의 역전력을 견디지 못함 |
| 진행·반사 전력 샘플링 | 방향성 또는 양방향 결합기 | 결합도, 결합 평탄도, 방향성, 주선로 손실, 장착 방향 | 반대 방향 누설과 측정 신호를 분리할 수 없음 |
| 직교 또는 차동 신호 생성 | 90도 또는 180도 하이브리드 | 진폭·위상 균형, 격리, 대역폭, 종단 품질 | 잔류 오차가 보정 범위를 초과함 |
| 저주파까지 초광대역 | 손실을 허용할 수 있는 경우 저항형 분배기 | 총손실, 격리도, 발열, 잡음 예산 영향 | 추가 손실 또는 누화가 시스템 여유를 소진함 |
포트 상태와 측정 기준면 명시
손실, 정합, 격리도 값에는 구동 포트, 관측 포트 및 나머지 포트의 종단 상태가 함께 있어야 합니다. 3포트 또는 4포트 네트워크에서 미사용 포트의 개방이나 부적절한 종단은 결과를 바꿉니다. 시스템 임피던스, 커넥터 기준면, 포함된 케이블·어댑터, 소스/부하 VSWR 및 픽스처 디임베딩 여부를 기록합니다.
분배에서는 공통 입력과 각 출력, 결합에서는 가역 사용 가능 여부와 신호원이 견딜 수 있는 잔류 결합, 방향성 결합기에서는 입력·출력·결합·격리 포트와 정방향/역방향 설치 방향을 확인합니다.
이론 분배손실과 초과손실 구분
이상적인 N등분 분배기는 각 출력에서 10 log10(N) dB의 분배손실이 필연적으로 발생합니다. 여기에 도체, 유전체, 변환 구조 및 부정합 손실이 더해집니다. 데이터시트가 총 경로 손실을 표시하는지, 이론값을 제외한 초과손실만 표시하는지 확인해야 합니다.
| 분배 수 | 출력당 이상 전력 | 이론 손실 |
|---|---|---|
| 2 | 50% | 3.01 dB |
| 3 | 33.3% | 4.77 dB |
| 4 | 25% | 6.02 dB |
| 8 | 12.5% | 9.03 dB |
2분배 계산 예
공통 입력에서 출력 1까지 3.45 dB, 출력 2까지 3.62 dB이면 3.01 dB를 뺀 초과손실은 0.44 dB와 0.61 dB이며 진폭 불균형은 0.17 dB입니다. 입력 +30 dBm에서 부정합 보정 전 출력은 약 +26.55 dBm 및 +26.38 dBm입니다. 위상, 격리도, 반사손실 및 전력 내성은 별도로 검증합니다.
균형, 격리도 및 방향성의 의미
진폭·위상 균형은 병렬 경로의 일관성을 결정합니다. 오차는 배열 빔 오차, 불완전한 상쇄, 보정 여유 감소 또는 불균등 전력 배분으로 나타납니다. 중심 주파수가 아니라 전 대역과 온도의 최악값을 사용합니다.
분배기의 격리도는 출력 가지 사이의 불필요한 결합을 나타냅니다. 격리도가 낮으면 한 부하의 반사가 다른 경로에 영향을 줍니다. 결합 운용에서는 신호원끼리 서로 보게 되고 위상 오차가 격리 저항이나 종단의 열로 소모될 수 있습니다.
결합기의 방향성은 결합 포트가 두 진행 방향을 구별하는 능력입니다. 양의 dB 크기를 사용할 때 방향성 = 격리도 - 결합도 - 주선로 삽입손실 관계를 흔히 사용하지만, 제조사의 포트와 부호 정의를 우선합니다.
전력은 다중 포트 조건으로 정의
결합 출력 총전력만으로 결합기를 정격화할 수 없습니다. 각 입력의 평균·피크 전력, 진폭·위상 오차, 듀티비 또는 크레스트 팩터, 온도, 부하 VSWR 및 고장 상태를 정의합니다. 신호원이 목표 위상에서 벗어나면 유효 출력은 줄고 내부 또는 종단 손실이 증가합니다.
방향성 결합기는 주선로, 결합 포트 및 격리 포트 종단의 전력을 각각 확인합니다. 펄스는 폭, 반복률, 피크 포락선 전력, 변조파는 평균전력과 크레스트 팩터를 포함합니다.
검증 절차
- 합의된 기준면까지 보정하고 케이블, 어댑터, 디임베딩을 기록합니다.
- 미사용 포트를 주파수·전력에 적합한 부하로 종단합니다.
- 필요 방향의 반사손실, 전달, 격리도 S-파라미터를 측정합니다.
- 같은 스윕에서 진폭·위상 균형을 계산합니다.
- 결합기의 결합 평탄도와 방향성을 포트 방향과 함께 검증합니다.
- 대표 전력에서 재측정하여 발열과 드리프트를 확인합니다.
- 필요한 VSWR, 위상, 시간으로 부정합 시험을 수행합니다.
- 형식 검증과 생산 수락시험을 분리하고 상관성을 보존합니다.
흔한 실패
- 총손실과 초과손실을 직접 비교합니다.
- 동일 출력이 필요한데 방향성 결합기를 사용합니다.
- 신호원의 진폭·위상 오차와 고장 상태 없이 결합합니다.
- 미사용 포트를 종단하지 않습니다.
- 포트 정합 없이 격리도만 규정합니다.
- 광대역 장치의 중심 주파수만 확인합니다.
- CW 정격을 펄스나 부정합 조건에 그대로 적용합니다.
- 불균형 시 격리 경로의 발열을 무시합니다.
RFQ 및 수락 규격 최소 항목
- 기능과 포트 수
- 동작대역, 보호대역, 온도
- 임피던스, 커넥터, 기준면
- 분배비 또는 결합도와 평탄도
- 총손실과 초과손실의 구분
- 진폭·위상 균형
- 격리도, 방향성, 반사손실
- 포트별 평균·피크·펄스 전력
- VSWR, 위상, 고장 시간, 생존 조건
- 외형, 장착, 냉각, 환경
- 형식시험, 개별 수락 한계, 데이터 형식
