단일 전송선로의 전기적 길이 조정을 이용한 비대칭 분배기

Unequal Power Divider based on Adjustment Electrical Length of Uniform Transmission Line

Abstract

본 논문은 단일 전송선로의 전기적 길이만을 조정한 비대칭 분배기 설계를 나타내었다. 이 분배기는 3개의 단일 전송선로와 고립 저항 1개 그리고 입력과 출력의 포트 종단 임피던스가 서로 다른 형태로 구성되어 있다. 분배기의 특징은 입출력 포트 그리고 출력 포트와 고립저항 사이에 연결된 단일 전송선로의 전기적 길이를 조정하여 출력 포트의 분배비율을 조정하였다. 이러한 분배기의 설계 방법을 확인하기 위해서 1:2 분배 비율의 비대칭 분배기는 $60{\Omega}$의 단일 전송선로를 이용하여 입력 포트 임피던스는 $40{\Omega}$, 출력 포트의 임피던스는 $45{\Omega}$으로 동일하게 설정하였고, 삽입손실은1.7 dB/ 5.0 dB, 반사 손실은 -30 dB이상 그리고 고립도는 -35 dB이상 측정되었다. 또한, 1:4 분배 비율의 비대칭 분배기는 $40{\Omega}$의 단일 전송선로를 이용하여 입력 포트 임피던스는 $50{\Omega}$, 출력 포트의 임피던스는 $75{\Omega}$으로 동일하게 설정하여, 삽입손실은 1.3 dB/ 6.8 dB, 반사 손실은 -12 dB이상 그리고 고립도는 -19 dB이상 되는 전기적 특성을 확인하였다. 측정된 특성 데이터는 시뮬레이션과 잘 일치함을 확인하였다.

In this paper, an unequal power divider based on adjusting electrical length of uniform transmission line is presented. This divider consists of three uniform transmission lines and one isolation resistor and have the different port impedances of input and output. The feature of proposed divider can changed the power dividing ratio to adjust only electrical length of uniform transmission lines. To verify the feasibility of proposed power divider, two divider circuits are designed, one is 1:2 power dividing ratio divider with $60{\Omega}$ uniform transmission line and $40{\Omega}$ input port impedances and $45{\Omega}$ output port impedances, the performance data were measured the insertion losses of 1.7 dB/ 5.0 dB, return losses of more than -30 dB and isolation of more than -35 dB. The other is 1:4 power dividing ratio divider with $40{\Omega}$ uniform transmission line and $50{\Omega}$ input port impedances and $75{\Omega}$ output port impedances, the performance data were measured the insertion losses of 1.3 dB/ 6.8 dB, return losses of more than -12 dB and isolation of more than -19 dB. The measured performance data agreed well with the simulated results.

그림 1. 제안한 비대칭 분배기 회로도 Fig. 1. Schematic of proposed unequal power divider.

그림 2. 등가회로 (a) 신호가 포트 1로 입력되었을 때 (b) 신호가 포트 2로 입력되었을 때 Fig. 2. Equivalent circuit (a) when the port 1 excited and (b) when the port 2 excited.

그림 3. 제작된 비대칭 분배기 사진 (a) 1:2 분배 비율 (b) 1:4 분배 비율 Fig. 3. Photograph of fabricated unequal power divider (a) power dividing ratio of 1:2 (b) power dividing ratio of 1:4.

그림 4. 1:2 분배 비율의 비대칭 분배기 특성 (a) |S₁₁|, |S₂₁|, |S₃₁| (b) |S₂₂|, |S₃₃|, |S₃₂| Fig. 4. Characteristics of unequal power divider with 1:2 power dividing ratio (a) |S₁₁|, |S₂₁|, |S₃₁| (b) |S₂₂|, |S₃₃|, |S₃₂|

그림 5. 1:4 분배 비율의 비대칭 분배기 특성 (a) |S₁₁|, |S₂₁|, |S₃₁| (b) |S₂₂|, |S₃₃|, |S₃₂| Fig. 5. Characteristics of unequal power divider with 1:4 power dividing ratio (a) |S₁₁|, |S₂₁|, |S₃₁| (b) |S₂₂|, |S₃₃|, |S₃₂|