실습-06 Quadrature Hybrid Coupler

I. 이론

1. 산란계수(scattering parameter)

그림: 산란계수 개념도

a1, a2: 포트 1, 포트 2에 입사되는 전압

b1, b2: 포트 1, 포트 2에서 반사되어 되돌아 오는 전압

포트: 장치/부품에 연결된 전송선

산란행렬: 산란계수를 행렬로 표현

2. Hybrid Coupler

Coupler: 결합기. 전송선(또는 장치)에서 전력을 일정비율로 추출해내는 장치

Directional coupler: 방향성 결합기. 전송선의 두 개 방향 중 한 방향으로 진행하는 전파만 일정비율로 추출

Hybrid coupler: 입력 단자 2개, 출력 단자 2개. 각 입력단자는 서로 격리됨. 각 입력단자의 전력이 1/2로 분할하면서 분할된 출력의 상대적 위상차 90º, 180º

Quadrature hybrid coupler: 전력이 1/2로 분할. 출력 간 위상차 90º. 동의어 hybrid coupler, 3dB quadrature coupler, branch line coupler. 용도: 안테나 원편파 급전, 전력증폭기 전력 합성, 2개 안테나에 2개 송신기 연결, image rejection mixer

180º hybrid coupler: 전력이 1/2로 분할. 출력 간 위상차 180º. 동의어 ring hybrid coupler, rat race coupler. 용도: 혼합기, 모노펄스 안테나 비교기

3. Quadrature Hybrid Coupler

1) 구조

그림: Quadrature hybrid coupler 개념도

[실습]

1. 이론

Lu(12)-Design of microwave hybrid couplers using inter-coupled resonators

ㅇ 정의

ㅇ 용도

1) 전력증폭기용 power combiner: 여러 개의 전력증폭기를 사용하여 증폭도를 높일 때

2) Butler matrix

- 2n 입력신호 → spatial FFT → produce 2n orthogonal beams

3) 선형편파 안테나 1개 또는 2개 사용하여 2개의 원편파 신호합성: Reeve(xx)-antenna application for the quadrature coupler

- Synergy DQK-10-1005: 32x32x19, 10-100MHz

- LWA(Long Wavelength Array): 10-90MHz, 전파천문학 용도

ㅇ Quadrature Hybrid Coupler 설계

- Single section QHC

- Three-branch-line QHC

2. 설계

다음과 같은 quadrature hybrid coupler를 설계하고 결과보고서를 작성하여 제출하라.

기판: RF-35, 두께 = 0.787mm

동작주파수: 1.575GHz

입출력 임피던스: 50Ω