방향성 결합기 시험은 결합도, 통과 손실, 격리도, 지향성과 반사를 각각 측정합니다. 포트 번호는 제품마다 다르므로 입력·통과·결합·격리 위치를 먼저 확인하고 실제 사용 대역을 검사합니다.
1. 포트와 조건 정의
여기서는 1을 입력, 2를 통과, 3을 결합, 4를 격리 포트로 정합니다. 이는 설명용 규약입니다. 내부 종단이 있는 3포트 제품에서는 4에 해당하는 지점에 접근할 수 없을 수 있습니다.
주파수, 기준 임피던스, 레벨과 허용 전력을 정합니다. 2～4 GHz와 +10 dBm은 모든 모델의 공통 시험 조건이 아닙니다. 결합 출력뿐 아니라 통과 경로의 전력도 확인합니다.
2. 교정과 미측정 포트 종단
VNA는 필요한 기준면에서 교정합니다. 미측정 포트는 적합한 부하로 종단합니다. 부하 반사, 어댑터와 케이블 오차는 특히 지향성 측정에 중요합니다.
2포트 VNA로 연결을 바꾸며 측정하면 기준면과 재접속 반복성을 유지합니다. 높은 격리도에는 동적 범위, 잡음과 시험계 누설이 중요합니다. 교정 방식 이름만으로 ±0.05 dB 불확도가 보장되지는 않습니다.
3. 같은 규약으로 계산
| 항목 | 양의 dB 값 |
|---|---|
| 통과 손실 IL | −20 log10|S21|. |
| 결합도 C | −20 log10|S31|. |
| 격리도 I | −20 log10|S41|. |
| 지향성 D | I − C. |
같은 기준으로 보정된 전력이라면 dBm 차이로 dB 비율을 구할 수 있습니다. 입력 +10 dBm, 통과 +9.6 dBm, 결합 −10 dBm, 격리 −40 dBm일 때 IL = 0.4 dB, C = 20 dB, I = 50 dB, D = 30 dB입니다.
이것은 계산 예입니다. 모든 제품에 IL ≤ 0.5 dB 또는 D ≥ 30 dB를 요구한다는 뜻이 아닙니다. 측정 포트와 진행 방향이 바뀌면 해당 규약도 확인합니다.
4. 측정 한계 확인
격리 포트 신호가 수신기 잡음에 도달하면 표시값을 부품의 정확한 격리도로 읽기 어렵습니다. 측정 가능한 격리의 하한이나 적절한 불확도를 보고합니다.
입력 방향을 뒤집으면 구조에서 결합·격리 역할이 바뀝니다. 내부 종단이 있으면 측정 접근 방식도 달라집니다. 네 포트가 모두 외부에 있다고 가정하지 않습니다.
스펙트럼 분석기로 전력을 비교할 때도 케이블, 소스 레벨과 수신 경로 보정이 필요합니다. 같은 화면 설정이라는 사실만으로 포트 기준 전력이 같아지지는 않습니다.
분배된 전력과 열손실
결합도 20 dB이면 이상적으로 입력 전력의 1%가 결합 포트로 갑니다. 남은 99%의 통과는 약 0.044 dB 감소에 해당하며, 이 부분은 열로 소모된 것이 아닙니다.
실제 통과 손실에는 다른 손실과 반사도 포함될 수 있습니다. 데이터시트가 총 통과 손실인지 추가 손실인지 확인합니다. 통과 경로에서 줄어든 모든 전력을 발열로 계산하지 않습니다.
반사·대역·전력
대역을 스윕하며 지정 종단 상태의 각 포트 반사를 측정합니다. 한 주파수의 결합도만으로 전체 대역 평탄도와 지향성을 확인할 수 없습니다.
전력 시험에는 평균·피크, 온도와 내부 부하 조건이 필요합니다. 저출력 VNA 스윕이 발열과 펄스 내성을 자동으로 검증하지는 않습니다. 점 수와 IF 대역폭도 필요한 특성과 잡음에 맞춥니다.
재현 가능한 보고
PCB 결합기는 선로 형상, 기판, 접지와 커넥터가 결과에 영향을 줍니다. 포트 도면, 교정, 부하, 케이블, 레벨과 측정 한계를 보관합니다.
유한한 지향성은 작은 반사 전력을 읽는 정확도에도 영향을 줍니다. 방향성 결합기 원리로 규약을 확인하고 합격 기준은 해당 모델과 사용 목적에서 정하십시오.
