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도파관과 마이크로스트립: 손실·통합·비용의 3가지 비교

빈 금속 도파관과 마이크로스트립은 동일한 전체 경로에서 대역과 손실, 통합과 전력, 제작과 검증을 비교합니다. 모든 크기와 재료를 고정된 0.05 및 0.5 dB/m로 설명할 수는 없습니다.

구조와 전파 모드

일반적인 닫힌 중공 도파관은 각 차단 주파수 이상에서 TE와 TM 모드를 지원합니다. 공기 충전 WR-90의 TE10 차단은 약 6.56 GHz이고 통상 대역은 8.2～12.4 GHz입니다.

마이크로스트립은 기판 위 도체와 반대쪽 접지면으로 구성됩니다. 장이 유전체와 공기 양쪽에 있으므로 주 모드를 보통 준TEM으로 취급합니다.

적절한 재료, 치수와 전이부를 사용하면 밀리미터파에도 적용할 수 있습니다. MHz와 낮은 GHz에만 제한된 기술은 아닙니다.

도파관에는 벽의 도체 손실이 중요하고, 마이크로스트립에는 유전체 손실 등도 있습니다. 거칠기, 폭, 두께, 주파수와 주변 구조가 결과를 바꿉니다.

플랜지, 굽힘, 창, 전이부와 커넥터를 포함합니다. 직선 관 1 m와 짧은 완성 기판을 그대로 비교하지 말고 양 끝 기준면을 맞춥니다.

반사가 작으면 초기 예산은 L ≈ αl + ΣL_parts입니다. 가상의 1 dB/m 선로가 50 mm이고 접속 손실이 0.20 dB라면 합계는 0.25 dB이며 1.20 dB가 아닙니다.

반사가 크면 복소 S파라미터를 연쇄해 해석합니다. 적절한 기준에서 전달 전력비는 10^−L/10이며 dB와 백분율은 같은 수가 아닙니다.

마이크로스트립은 기판 부품과 연결하기 쉽지만 열린 장이 결합과 방사를 만들 수 있습니다. 배치와 차폐를 확인하고 가까운 덮개가 임피던스를 바꿀 수 있다는 점을 포함합니다.

도파관은 손실과 전력에서 유리한 조건이 있으나 단면, 창, 전이부, 압력과 온도가 한계를 정합니다. 기판에서는 유전체 전계, 도체 발열과 열 경로를 확인합니다.

평균과 피크 전력은 다릅니다. 진공 RF의 멀티팩터는 이차 전자 방출과 전계에 관련된 현상이며 단순 과열 또는 대기 절연 파괴와 같지 않습니다.

ECSS-E-ST-20-01C는 해당 범위의 설계와 시험을 다룹니다. 실제 프로젝트의 적용 범위와 시험 방법을 별도로 확인합니다.

기판 집적 도파관 SIW에서는 도체면과 비아 열이 유도 구조를 만듭니다. 평면 회로와 결합할 수 있지만 마이크로스트립과 자동으로 같은 모드와 단면을 갖지는 않습니다.

일반적인 SIW에는 유전체·도체 손실, 비아 사이 누설과 전이부 손실이 있습니다. 공기 충전 금속 관과 같은 손실로 취급하지 않습니다.

재료 외에 기판 층수, 동박, 비아, 기계 가공, 표면 처리, 조립과 시험을 포함합니다. 마이크로스트립이 항상 일정 비율 저렴한 것은 아닙니다.

수량, 수율과 재작업도 중요합니다. 값싼 기판이 손실이나 편차 요구를 충족하지 못하면 완성품 비용은 오히려 늘 수 있습니다.

마이크로스트립 원리와 도파관 관계식에서 시작해 실제 경로의 모델과 측정으로 최종 선택을 확인합니다.