도파관 접합부에는 모드, 형상, 포트 정의와 부하의 호환성이 필요합니다. 금속 도파관이 모두 50 Ω인 것은 아닙니다. VNA의 동축 기준 임피던스가 도파관 내부 전기장과 자기장의 비와 자동으로 같아지지는 않습니다.
어떤 임피던스를 말하는가
공기로 채운 이상적인 도파관의 TE 모드에서 ZTE = η0/√[1−(fc/f)²]입니다. 이는 정해진 전기장과 자기장 성분의 비입니다. 모드 포트의 등가 전압과 전류에는 별도의 정규화 정의가 필요합니다.
WR-90의 TE10 차단은 약 6.56 GHz이고, 10 GHz에서 ZTE는 약 499 Ω입니다. 그렇다고 499 Ω 저항 하나로 어떤 도파관 접합도 정합할 수 있다는 뜻은 아닙니다.
Γ = (ZL−Z0)/(ZL+Z0)는 적절한 선로와 부하 모델을 전제로 합니다. 서로 다른 단면의 장 임피던스 둘만 대입하면 모든 불연속 효과를 설명할 수 없습니다.
접합은 장 분포를 바꾼다
단차, 틈, 정렬 오차와 유전체 부품은 불연속을 만듭니다. 기본 모드 외에 국부적인 감쇠장과, 주파수가 허용하면 다른 전파 모드가 생길 수 있습니다.
완만한 전이부나 정합 요소는 설계 대역의 반사를 줄일 수 있습니다. 길이, 형상과 모드를 함께 평가해야 합니다. 단차가 λ/4를 넘으면 반드시 전반사한다는 규칙은 없습니다.
금속 RF 경로와 광학 중공 섬유는 다른 모델을 필요로 합니다. 도파관이라는 같은 단어만으로 접합 규칙을 공유하지 않습니다.
T 접합은 다중 포트 회로
세 개 이상의 포트에서는 다른 포트의 부하도 입력 반사에 영향을 줍니다. 하나의 저항값보다 전체 산란 행렬이 더 많은 정보를 제공합니다.
각 포트에 한 전파 모드가 있고 상호적이며 무손실인 3포트는 세 포트를 동시에 완전 정합할 수 없습니다. 손실, 추가 포트나 다른 구조를 도입하면 전제가 달라집니다.
매직 티는 4포트 180° 하이브리드입니다. 이상적으로 합 포트는 두 공선 포트를 동상으로, 차 포트는 상대 위상 180°로 여기합니다. 포트 번호와 실제 정합은 제품 자료를 확인합니다.
반사 손실과 VSWR 해석
정의된 모드 포트에서 RL = −20 log10|Γ|, VSWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|)입니다. 큰 양의 반사 손실은 작은 반사를 의미하며 S11의 dB 표시와 부호가 반대입니다.
RL = 20 dB이면 |Γ| = 0.1, 반사 전력 1%, VSWR 약 1.222입니다. 이 조건을 요구한다면 RL ≥ 20 dB 또는 S11 ≤ −20 dB로 적습니다.
VSWR 1.25의 반사 전력은 약 1.23%, 1.75에서는 약 7.44%입니다. 차이는 약 6.20퍼센트포인트이지 보편적인 12% 손실이 아닙니다. 반사되지 않은 전력도 열이나 다른 출력으로 갈 수 있습니다.
제작과 조립
단면, 플랜지, 접촉면, 방향과 밀봉을 도면에 맞춥니다. 표면, 도금과 열변형은 기능과 조건에 따라 정합니다.
모든 주파수에 같은 토크, 금·니켈 도금층 또는 거칠기를 지정할 근거는 없습니다. 열화상 카메라는 치수 검사와 RF 측정을 대체하지 않습니다.
측정과 원인 확인
적합한 도파관 교정 방법으로 지정 기준면까지 교정합니다. 사용하지 않는 포트에 적절한 종단을 연결하고 재접속 반복성과 독립적인 검증 표준을 확인합니다.
TRL 교정은 측정계의 오차를 보정하며 접합부의 실제 결함을 고치지 않습니다. 조건이 맞는 시간 영역 변환은 불연속 위치 탐색에 도움이 되지만 그 자체로 모드 순도 98%를 증명하지 않습니다.
소신호 S파라미터가 고출력, 열 또는 가스 누설 시험을 대체하지는 않습니다. 대역, 부하, 정규화, 불확도와 환경을 함께 보고합니다.
기초 자료는 도파관 전파 관계식과 매직 티 설명입니다. 접합은 실제로 사용하는 모드와 부하 조건에서 평가합니다.
