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Aug 18, 2023

RF의 신비를 풀다

현장 애플리케이션 엔지니어인 Anton Patyuchenko 답변: 이 기사에서는

Anton Patyuchenko, 현장 애플리케이션 엔지니어

답변: 이 기사에서는 RF 설계에 내재된 주요 특성 중 하나인 파동 반사와 관련된 용어에 대해 비RF 엔지니어를 위한 간단한 논의를 제공합니다. 저주파에서 작동하는 일반 회로와 RF 주파수용으로 설계된 회로 간의 주요 차이점은 전기적 크기입니다. RF 설계는 ​​크기가 다양한 파장으로 구성될 수 있으므로 해당 요소의 물리적 크기에 따라 전압과 전류의 크기와 위상이 달라질 수 있습니다. 이는 RF 회로에 설계 및 분석에 사용되는 핵심 원리의 기초가 되는 다양한 기본 속성1을 제공합니다.기본 개념 및 용어

임의의 부하로 종단된 전송선(예: 동축 케이블 또는 마이크로스트립)을 고려하고 그림 1과 같이 파동량 a와 b를 정의합니다.

이러한 파동량은 이 부하에 입사하고 반사되는 전압파의 복소 진폭입니다. 이제 이러한 양을 사용하여 반사파의 복소 진폭과 입사파의 복소 진폭의 비율을 설명하는 전압 반사 계수 Γ를 정의할 수 있습니다.

반사 계수는 전송선 Z0의 특성 임피던스와 부하 ZL의 복소 입력 임피던스를 사용하여 다음과 같이 표현될 수도 있습니다.

RF 엔지니어링은 일반적으로 Z0 = 50Ω에 의존하며, 이는 동축 전송선으로 달성할 수 있는 신호 감쇠와 전력 처리 용량 간의 절충안입니다. 그러나 일부 애플리케이션(예: RF 신호를 장거리로 전송해야 하는 방송 시스템)에서는 Z0 = 75Ω이 더 낮은 케이블 손실을 허용하는 더 일반적인 선택입니다.

특성 임피던스 값에 관계없이 부하 임피던스가 동일하면(ZL = Z0) 이 부하는 전송선과 일치한다고 합니다. 이 조건은 이 기사에서 가정하는 그림 1과 같이 신호 소스가 전송 라인과 일치하는 경우에만 유효하다는 점에 유의해야 합니다. 이 경우 반사파(Γ = 0)가 없으며 부하는 신호 소스로부터 최대 전력을 수신하는 반면, 전반사(|Γ| = 1)의 경우 전력은 신호 소스에 전달되지 않습니다. 전혀 부하.

부하가 일치하지 않으면(ZL ≠ Z0) 모든 입사 전력을 수신하지 못합니다. 전력의 해당 "손실"은 반사 손실(RL)로 알려져 있으며, 이는 다음 방정식을 사용하여 반사 계수의 크기와 관련될 수 있습니다.

반사 손실은 부하에 입사되는 전력과 부하에서 반사되는 전력의 비율을 나타냅니다. 반사 손실은 항상 부하가 소스를 향한 부하에서 "보이는" 네트워크의 임피던스와 얼마나 잘 일치하는지를 나타내는 음수가 아닌 양입니다.

부하가 일치하지 않으면 반사파의 존재로 인해 정재파가 발생하여 선을 따라 위치에 따라 변하는 일정하지 않은 전압 크기가 발생합니다. 이 라인의 임피던스 불일치를 정량화하는 데 사용되는 측정값을 정재파비(SWR)라고 하며 다음과 같이 정의됩니다.

SWR은 종종 최대 및 최소 전압으로 해석되므로 이 양을 전압 정재파비(VSWR)라고도 합니다. SWR은 1에서 무한대 범위의 값을 가질 수 있는 실수입니다. 여기서 SWR = 1은 일치하는 부하를 의미합니다.

결론

RF 회로는 일반 회로와 구별되는 여러 가지 기본 특성을 가지고 있습니다. 마이크로파 회로의 설계 및 분석에는 실질적인 관심 문제를 해결하기 위해 확장된 개념의 사용이 필요합니다. 이 기사에서는 RF 시스템의 주요 특성 중 하나인 파동 반사와 관련된 몇 가지 주요 개념 및 용어를 소개하고 논의했습니다.

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