안테나 급전선의 방향성 결합기는 진행파의 일부를 정해진 비율로 샘플링합니다. 주된 역할은 전력 감시, 반사 측정과 측정·제어 회로에 신호 제공입니다. 커플러 안테나는 명확한 단일 구조명이 아니므로 결합기, 안테나 튜너와 무선 결합용 안테나를 구분해야 합니다.
어떤 장치를 뜻하는가
방향성 결합기는 주 경로와 측정 포트를 가진 RF 회로입니다. 튜너는 임피던스를 변환하고, 근접장 결합 안테나는 직접 전기 접속 없이 다른 장치와 에너지를 결합할 수 있습니다.
여기서는 급전 경로의 방향성 결합기를 설명합니다. 측정 분기를 추가하는 것만으로 독립적인 무선 통신 링크가 완성되는 것은 아닙니다.
주 경로와 측정 샘플
예를 들어 포트 1이 입력, 2가 통과, 3이 결합, 4가 그 입력에 대해 격리되는 포트라고 정합니다. 이 번호는 모든 제조사에 공통되지 않습니다.
적절한 종단에서 양의 결합도 C = 10 log10(P1/P3)입니다. 20 dB는 입력 전력의 1%이며 전력이 10분의 1이 아니라 100분의 1입니다.
100 W 입력과 30 dB 결합의 이상적 샘플은 0.10 W, 즉 +20 dBm입니다. 센서는 가능한 피크까지 견뎌야 하며 필요한 경우 추가 감쇠를 사용합니다.
통과 손실과 전력 분배
통과 감소 IL = 10 log10(P1/P2)는 주 경로에 남는 전력으로 해석합니다. 0.5 dB이면 약 89.1%, 0.2 dB이면 약 95.5%가 전달됩니다.
이상적 무손실 20 dB 결합기는 맞는 종단에서 1%를 샘플로, 99%를 통과로 보냅니다. 분배 자체만으로도 주 경로 감소는 약 0.0436 dB이며 실제 부품은 추가 손실을 가집니다.
이상적인 2분배기는 출력당 절반, 약 −3.01 dB를 제공합니다. 그것이 곧 50%의 발열은 아닙니다. 분배기와 결합기 선택은 필요한 분배비와 방향 정보에 달려 있습니다.
양방향 및 이중 방향성 결합기
적절한 4포트 부품을 반대 방향으로 여기하면 결합·격리 포트 역할이 바뀝니다. 내부 종단이 있다면 외부에서 가능한 기능이 제한될 수 있습니다.
이중 방향성 결합기는 보통 반대 방향의 두 결합 구조와 각 종단을 사용해 순방향과 역방향을 따로 얻습니다. 배선도, 교정과 종단 품질을 확인합니다.
방향성과 반사 측정
앞서 정한 포트에서 격리도 I = 10 log10(P1/P4), 방향성 D = I−C입니다. C = 20 dB와 I = 50 dB이면 D = 30 dB입니다.
유한한 방향성은 원하지 않는 파가 측정 신호에 섞이게 합니다. 복소 진폭으로 합쳐지므로 위상이 중요하며 D = 20 dB가 항상 ±0.5 dB 정확도를 보증하지 않습니다.
적절히 교정된 같은 기준점의 전력비에서 |Γ| = √(Pref/Pfwd), VSWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|)입니다. VSWR 1.5는 반사 전력 4%, 1.25는 약 1.23%에 해당합니다.
검파 다이오드와 제어기
다이오드 검파기는 RF 샘플을 읽을 수 있는 전압으로 변환합니다. 주파수, 온도, 전달 특성과 동적 범위에 대한 교정이 필요합니다. 결합기만으로 완성된 전력계나 자동 이득 제어기가 되는 것은 아닙니다.
제어기는 측정값으로 출력을 바꾸거나 이상을 알릴 수 있습니다. 고정된 오류율·수명 개선을 보장하지 않으며, 상호적인 수동 결합기는 주 선로의 모든 반사파를 막는 아이솔레이터도 아닙니다.
급전선에 맞춰 선택
- 대역, 기준 임피던스와 인터페이스.
- 결합도와 주파수별 샘플 특성.
- 방향성, 정합과 통과 손실.
- 평균·피크 전력과 종단 부담.
- 검파기 범위와 전체 측정 체인 교정.
방향성 결합기 원리의 정의를 사용하고 실제 모델의 보증 조건을 확인합니다. 2–18 GHz의 모든 부품에 공통인 격리나 손실값은 없습니다.
