파워 디바이더(Power Divider)

소개글

파워 디바이더 중 윌킨슨 파워 디바이더에 대해서, 윌킨슨 파워 디바이더의 원리와 격리 저항을 달았을 경우와 달지 않았을 경우의 차이점, 실제 구조 설계시 예상되는 문제점과 이유, 해결방안 등에 대해서 담고 있습니다. HFSS와 ADS로 시뮬레이션한 자료 포함되어 있습니다.

목차

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본문내용

■ even mode
출력 포트 2, 3에 같은 전압을 넣어서 특성을 알아본다. ()
포트 2를 본 임피던스는 전송선로가 변환기와 같이 보이기 때문에 이다. 그래서 면 포트 2가 정합된다.
이므로
이고, 이다.
■ odd mode
출력 포트 2, 3에 다른 전압을 넣어서 특성을 알아본다. ()
포트 2를 볼 때 병렬 연결된 전송선로 길이가 이고, 포트 1에서 단락되어 포트 2에서는 개방 회로처럼 보이므로 임피던스가 이 된다. 그래서 이면 포트 2가 정합된다.
윌킨슨 파워 디바이더는 변환기를 이용한 것으로 even mode, odd mode 해석을 통해 구한 전체 S 파라미터는 다음과 같다.
변환기의 특성 상 설계 값인 2 GHz에서는 잘 통과하지만 다른 주파수에서는 잘 통과하지 않는 특성을 갖는다. 윌킨슨 파워 디바이더는 출력 포트가 정합되어 있을 때 무손실이 되어 반사파 전력만 소비되는 특성을 가진다. 그리고 포트 2와 3은 분리되어 격리 특성을 가진다.
2. 저항을 달았을 때와 안 달았을 때 의 차이점.
[그림 5] 저항을 달았을 때와 안 달았을 때 의 출력 포트 간의 격리도
저항을 달았을 때는 [그림 5]에서 보는 것처럼 출력 포트 간에 격리도가 커서 전력이 거의 전달이 되지 않는다는 것을 알 수 있다. 하지만 저항을 안 달았을 경우에는 출력 포트 사이에 -6 dB의 전력이 전달되어 격리가 되지 않음을 알 수 있다. 그리고 위상 또한 저항을 달았을 경우에는 -180도에서 90도로 변하는 반면, 저항을 안 달았을 경우에는 -180도에서 180도로 360도의 위상이 변하는 것을 알 수 있다.
3. HFSS로 실제 구조 설계 시 예상되 는 문제점과 그 이유?
실제로 윌킨슨 파워 디바이더를 설계하면 격리 저항을 달아주기 위해서 라인을 구부려야 한다. 그러지 않고 라인을 평행하게 배치하게 되면 커플링에 의해서 선로 간에 간섭이 생기게 된다. 하지만 [그림 6]과 같이 설계하면 라인이 구부러진 곳에서 불연
속성으로 인해 손실이 생길 수 있다. 그래
서 다음과 같이 원형 구조로 설계하면 선로간의 커플링도 막을 수 있고, 불연속성도 없을 뿐만 아니라 격리 저항을 달기에도 좋은 구조가 된다.
[그림 6] 윌킨슨 파워 디바이더_1

참고 자료

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