도파관과 동축 케이블의 성능은 사용 대역, 전체 경로의 손실, 평균·피크 전력과 환경을 같은 조건에서 비교합니다. 미터당 손실이 작아도 전이부와 연결이 많으면 짧은 구간의 총손실은 더 클 수 있습니다. 아래 절차는 실제 경로의 예산을 계산하는 방법입니다.
1. 허용 대역부터 정의
대역의 양 끝, 온도와 허용 반사를 정합니다. ‘동축은 18 GHz 아래, 도파관은 30 GHz 위’라는 보편 경계는 없습니다. 커넥터, 전이부와 창이 전체 대역을 제한할 수 있습니다.
도파관에서는 필요한 모드의 차단과 상위 모드를 확인합니다. 동축도 치수와 인터페이스에 따라 상위 모드 및 사용 대역의 한계가 있습니다. 한 주파수의 좋은 값으로 보증 대역 밖을 추정하지 않습니다.
WR-90의 내부는 22.86 × 10.16 mm, TE10 차단은 약 6.56 GHz이며 통상 8.2～12.4 GHz에서 사용합니다. 이는 30 GHz보다 낮은 주파수에서도 도파관이 쓰이는 예입니다.
WR-42의 통상 대역은 18～26.5 GHz이며, 18～40 GHz를 모두 단일 모드의 일반 사용 대역이라고 부르지 않습니다.
2. 길이와 연결을 합친 손실
도파관 벽은 도체 손실을 가지며 동축에는 도체와 유전체 손실 등이 있습니다. 공기 충전 도파관은 균일 구간의 고체 유전체 손실을 피할 수 있지만 전체 손실이 0은 아닙니다.
모든 동축의 0.5 dB/m나 모든 도파관의 0.1 dB/m 미만은 공통 상수가 아닙니다. 제품, 주파수, 온도, 표면과 길이를 맞춰 비교합니다.
반사가 작으면 Ltotal = αℓ + ΣL부품로 처음 계산할 수 있습니다. α는 dB/m, ℓ은 m, 부품의 손실은 dB입니다. 큰 반사가 있으면 복소 S파라미터의 종속 연결이나 전체 측정이 필요합니다.
| 경로 | 2 m 선로 | 부품 | 합계 |
|---|---|---|---|
| A | 0.20 dB/m × 2. | 0.30 dB. | 0.70 dB. |
| B | 0.08 dB/m × 2. | 0.70 dB. | 0.86 dB. |
B는 미터당 손실이 작지만 이 길이에서는 전체 손실이 큽니다. 두 경로가 같아지는 길이는 (0.70−0.30)/(0.20−0.08), 약 3.33 m입니다. 실제 부품의 주파수별 데이터로 다시 계산해야 합니다.
dB와 전력의 관계
전달 비율은 10−L/10입니다. 0.70 dB이면 약 85.1%, 0.86 dB이면 약 82.0%입니다. 측정된 삽입 손실에는 반사나 다른 모드·경로로의 전력도 포함될 수 있어 전부 해당 선로의 열로 해석하지 않습니다.
예를 들어 VSWR 1.35만 있을 때 |Γ|는 약 0.149이고 단일 인터페이스의 불일치 손실은 약 0.097 dB입니다. 이 수치만으로 시스템 EIRP가 2.7 dB 줄었다고 설명할 수는 없습니다.
수신 경로에서는 LNA 앞과 뒤의 손실이 잡음에 미치는 영향이 다릅니다. 총 dB 손실이 같아도 감도가 같다는 보증은 없습니다.
3. 전력과 실제 설치 조건
도파관은 많은 고전력 시스템에 유용하지만 단면 이름만으로 한계를 정하지 않습니다. 평균, 피크, 펄스, 냉각, 압력과 국소 전계를 명시합니다. 창이나 전이부가 먼저 제한될 수 있습니다.
동축은 작고 유연한 연결에 유리할 수 있습니다. 허용 굽힘 반경, 장력, 지지와 반복 동작을 지킵니다. 유연 도파관과 굽힘·비틀림 부품에도 각각 제한이 있습니다.
위상 안정성은 온도와 움직임을 포함해 측정합니다. 도파관이라는 이유만으로 0.003°/℃, 동축이라는 이유만으로 0.15°/℃를 공통값으로 지정하지 않습니다.
차폐와 검증 범위
동축도 외부 도체로 전자기장을 제한하는 구조입니다. 개방된 선로라고 설명하는 것은 부정확합니다. 실제 누설은 벽, 편조, 접합과 개구에 따라 달라집니다.
도파관 역시 언제나 TE10만 허용하는 것은 아닙니다. 모드, 단면과 주파수를 지정하고 접합부의 반복성과 환경 조건을 평가합니다.
선정 자료에 남길 항목
- 각 부품의 대역과 보증 조건.
- 선로 길이, 굽힘과 전이부 수.
- 평균·피크 전력과 부하 반사.
- 움직임, 위상 안정성과 환경.
- 측정 기준면과 불확도.
도파관 관계식을 참고하고, Dolph Microwave 부품의 비교에는 모델, 길이, 대역과 전력 조건을 함께 제시하십시오. 대표값과 보증 한계를 섞지 않는 것이 중요합니다.
