[RF기초-5탄] Return Loss(반사손실)이란?

 

이전 시간에는 S파라미터와 반사 계수에 대해 배웠습니다.

RF 신호는 임피던스 매칭이 맞지 않으면 반사가 생기기 때문에

임피던스 매칭이 중요하다고 했었죠.

 

2020/08/13 - [직무지식/RF회로] - [RF기초-4탄] S파라미터와 반사계수

 

이번 시간에는 반사 계수를 이용한 RF 회로의 유의미한 측정값인

Return Loss(줄여서 RL이라고 부르기도 합니다.)에 대해 알아보도록 하겠습니다.

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1. 임피던스 매칭

 

이제 임피던스 매칭이 중요하다는 말을 귀가 닳도록 들었죠.

실제로 RF 회로에는 입력단, 부하단, 커넥터 등

대부분이 50Ω으로 매칭이 되어있습니다.

입력단(Source)과 부하단(Load)에서

임피던스 매칭이 완벽하게 되었다면

반사가 전혀 일어나지 않는 이상적인 상태입니다.

임피던스 매칭

이렇게 그림과 같은 상황이라면

입력단의 모든 전력이 부하단에 걸리게 됩니다.

반사 계수는 0이 되겠죠.

 

하지만, 임피던스 간 매칭이 맞지 않을 때(mismatching)

아래 그림처럼 입력 전압에 대해 반사가 시작됩니다.

임피던스 미스매칭

이 반사가 얼마나 안되는지에 대한

측정값이 Return Loss와 VSWR이 있는데요.

오늘은 Return Loss에 대해 알아보겠습니다.

무엇을 의미하는지 차근차근 알아보겠습니다.

 

 

2. Return Loss(반사손실)

 

리턴 로스는 반사 계수를 전력의 log scale(dB)로 변환한 값입니다.

 

위에 식에서 dB로 환산할 때 10이 아니라 20을 곱하는 이유는

반사 계수 값이 전압의 비이기 때문입니다.

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입사 전력에 비해 반사된 전력이 작기 때문에 dB 값에서 항상 -부호를 가지게 되며

반사 계수와는 반대로 Return Loss의 절댓값이 크면 클수록 반사량이 작다는 의미입니다.

 

반사 계수는 작을수록 좋고, 반사손실은 클수록 좋죠.

 

이게 언뜻 보면 이상하게 생각될 수도 있는데

그래프와 수식으로 이해하면 그렇지도 않습니다.

왜 그런지 한번 풀어볼게요.

 

 

3. 해석

로그함수 그래프로 해석해 보면 이해하기 쉽습니다.

 

반사계수

반사 계수는 반사 전압 / 입력 전압입니다.

입력된 값보다 반사된 값이 더 클 수는 없으니 값이 무조건 1보다 작겠죠.

 

Return Loss는 반사 계수에 로그를 취한 값(RL = -20 log|Γ|)입니다.

이해를 돕기 위한 대략적인 로그함수 그래프를 보시죠.

로그함수

그렇게 되면 반사 계수의 값이 작으면 작을수록

반사손실의 절댓값은 커진다는 것을 그래프로 확인할 수 있죠?

 

이사실로 재미있는 사실을 도출해 낼 수 있습니다.

 

바로 RL(반사손실)은 '입력 전력 - 반사 전력'이라는 사실입니다.

 

어째서 그럴까요? 공식으로 확인해 보겠습니다.

 

결과적으로는 입력 전력 - 반사 전력이 된 것이죠.

 

리턴로스

그럼 다음 그림에서 RL을 계산하면 얼마일까요?

10 dBm일까요??

 

10 dBm이 아니라 40 dBm이겠죠.

입력 전력(50 dBm) - 반사 전력(10 dBm) = 40 dBm 이 됩니다^^

이제 RL이 무엇인지 잘하시겠죠?

 

 

[참고 사이트]https://youtu.be/BijMGKbT0Wk