2020. 8. 17. 12:17ㆍ직무지식/RF회로
저번 시간에는 S파라미터와 S11, S22에 유의미한 측정값 중에 하나인 RL(리턴 로스)에 대해 알아봤습니다.
리턴 로스는 반사 계수를 전력의 log scale(dB)로 변환한 값이며 '입력 전력 - 반사 전력'을 의미하기도 했죠.
이전 내용을 참고해 주시기 바랍니다.
2020/08/13 - [직무지식/RF회로] - [RF기초-4탄] S파라미터와 반사 계수
2020/08/15 - [직무지식/RF 회로] - [RF기초-5탄] Return Loss(반사손실)이란?
이번 시간에는 VSWR에 대해서 알아보겠습니다.
VSWR은 RF모듈이나 소자에서 중요한 스펙인데요. 무엇을 의미하는지 알아보겠습니다. VSWR은 Voltage Standig Wave Ratio의 줄임말인데요.
한글로 풀어쓰면 전압 정재파 비라는 뜻입니다.
VSWR을 알기 위해서 먼저 알아야 할 개념이 있습니다. 바로 '정재파'이죠
1. 정재파(Standing Wave)
정재파란 입사파와 반사파가 합성되어
정지한 것처럼 보이는 진동만 하는 파입니다.
이미지로 보는 것이 이해하기 쉽기 때문에 위키백과에서 이미지를 가져왔습니다.
파란색 파형은 오른쪽으로 움직이는 입사파이고 빨간색 파형은 왼쪽으로 움직이는 반사파입니다.
그리고 그 두 가지 파형이 합쳐져서 정지한 채로 진동만 하는 검은색 파형이 보이시나요?
저 파형을 바로 정재파 또는 정상파라고 합니다.
이제 VSWR에 대해서 알아보겠습니다.
2. VSWR(정재파비)
전송선로에서 선로의 임피던스가 미스매칭인 경우
선로상에서는 진행파와 반사파가 존재합니다.
그리고 당연히 그 둘의 진폭은 다르겠죠.
(입사파가 그대로 전반사가 되지 않으니
대체로 반사파의 진폭이 입사 파보다 작습니다.)
회로상으로 보면 아래와 같은 상황이 되는 거죠.
자 그렇다면 입사파와 반사파가 만나서 생기는
정재파의 모양은 어떨까요?
대략 이런 형태가 됩니다.
여기서 VSWR은 최대 진폭과 최소 진폭의 전압의 비를 나타내는 거죠.
즉, VSWR = Vmax/Vmin이 됩니다.
임피던스 정합 정도에 따라 나타나는 정재파의 최대점과 최소점의 진폭 비가 다르게 되며 비율이 낮을수록 값이 좋게 됩니다.
3. 이해하기
VSWR은 물론 반사 계수와의 관계도 있습니다.
반사 계수를 통해 이렇게 쉽게 구할 수 있으며
이상적인 VSWR 값은 1입니다.
1부터 시작해서 점점 높아지면 안 좋아지는 거겠죠.
일반적으로 VSWR은 1.5 이하로 설계를 하면 무난하다고 합니다. (마지노선 2 이하)
위에서 나타냈던 정재파 이미지를 다시 가져와 보겠습니다.
위 정재파를 VSWR기준으로 고려해 볼까요?
입사되는 파형과 반사되는 파형이 같으니 전반사가 일어나고 있는 상황입니다.
전반산 시에 생기는 정재파의 최저 값은 0이죠.
그럼 VSWR공식에 대입하면 아래와 같은 값을 얻습니다.
VSWR = Vmax/Vmin = Vmax / 0 = ∞(무한대)
이해하기 쉽도록 VSWR과 RL과 반사 계수의 관계를 표로 정리했습니다.
정리해 보면 VSWR은 반사에 의해 생기는 정재파의 높이의 비를 의미하는 것입니다.
VSWR은 1이 가장 이상적인 수치이며(반사파가 없는 상태) 높아질수록 반사가 심해지며
임피던스 매칭이 틀어졌다는 뜻입니다. 그리고 VSWR이 무한대라면 전반사 상태입니다.
이상으로 VSWR에 대해 알아보았습니다.
내가 바라는 방향으로 매일 1을 쌓는 삶을 살자.
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