방향성 결합기의 재료는 전송 구조, 도체, 유전체, 하우징과 종단으로 나누어 선택합니다. 모든 제품이 황동 케이스와 PTFE 기판으로 만들어지는 것은 아닙니다. 마이크로스트립, 스트립라인, 동축과 도파관의 필요한 부품은 다릅니다.
구조에 따른 재료의 역할
인쇄 회로에서는 결합하는 구리 패턴과 기판이 짝수·홀수 모드의 성질에 영향을 줍니다. 도파관형은 금속 벽과 결합 구멍이 중요하며 주 경로에 PCB가 필요하지 않을 수 있습니다.
동축형은 중심 도체, 외부 도체와 지지 유전체를 확인합니다. 케이스 재료만으로 결합도와 방향성이 결정되지는 않습니다. 내부 종단이 있다면 저항막과 방열 경로도 필요합니다.
기판 Dk와 Df
유전율 Dk는 전기적 길이, 임피던스와 결합에 관련되고 손실계수 Df는 유전 손실에 관련됩니다. 주파수, 온도, 시험법과 재료 방향을 맞춰 비교합니다.
제조사의 process Dk와 design Dk는 용도와 추출 방법이 다를 수 있습니다. 설계 모델에 맞는 값을 선택하고 같은 숫자라고 가정하지 않습니다.
| 재료 | 공개 Dk | 10 GHz Df |
|---|---|---|
| RO4003C | Process 3.38 ±0.05, Design 3.55. | 0.0027. |
| RT/duroid 5880 | Process 2.20 ±0.02, Design 2.20. | 0.0009. |
RO4003C는 유리 직물 보강 탄화수소·세라믹 계열이고 5880은 유리 미세섬유 보강 PTFE 계열입니다. 위 값은 공개 재료 특성이며 완성 결합기의 손실, 방향성이나 최고 주파수를 보증하지 않습니다.
도체와 표면 처리
도전율, 동박 거칠기, 두께와 도금은 손실에 영향을 줍니다. 고주파 전류가 표면 근처에 집중되어도 구리를 두껍게 하는 것만으로 방향성이 개선되는 것은 아닙니다.
선폭과 간격의 공차, 에칭 형상, 접지와 접속도 확인합니다. 금도금은 하부층과 두께가 필요하며 모든 RF 면에서 최소 손실을 만드는 공통 방법은 아닙니다.
1온스 동박의 대표 두께 약 35 μm는 재료 설명이지 모든 100 W 회로에 적합한 전류·열 설계를 뜻하지 않습니다. 압연·전해 구분 외에 실제 표면 사양을 봅니다.
하우징, 세라믹과 열
알루미늄, 구리 합금과 도금 부품은 질량, 가공, 강성과 접촉 요구에 따라 선택합니다. 황동의 구리 함량을 하나의 범위로 모든 제품에 적용하지 말고 합금 번호를 확인합니다.
세라믹은 순도와 조성에 따라 유전·열 특성이 바뀝니다. 모든 알루미나를 Dk 9.8로 정하지 않습니다. 기판, 저항, 접착층과 하우징을 지나는 열저항을 평가합니다.
Rogers 자료의 50 °C 지정 시험 대표 열전도율은 RO4003C 0.71, 5880 0.20 W/(m·K)입니다. 낮은 Df만으로 방열을 판단할 수 없으며 두 수치도 완제품의 온도 상승값은 아닙니다.
재료 변경 후 재검증
두께, Dk, 선폭과 간격을 바꾸면 결합량과 모드의 위상 관계가 달라질 수 있습니다. 대체재에서는 반사, 통과, 결합, 격리와 방향성을 전체 대역에서 다시 평가합니다.
1 dB 손실에 대응하는 전력 전달비는 약 79.4%입니다. 이를 모든 시스템 성능이 20% 나빠진다고 바꿔 말하지 않습니다. 성능 항목과 기준면을 정해야 합니다.
선정 사양
- 구조, 대역, 포트와 결합도.
- 재료명, 두께, 공차와 적용 Dk.
- 도체, 표면과 접합 방법.
- 평균·피크 전력, 냉각과 온도.
- 시험, 교정과 인수 기준.
출처: RO4003C 공식 특성, RT/duroid 5880 공식 특성, 방향성 결합기 원리. 재료 이름만으로 대역을 보증하거나 고정 가격 차이를 주장하지 않습니다.
