Coupler VS Power Splitter VS Power Divider 구분

 

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안녕하세요.

RF에서 신호의 경로를 나누는 역할을 하는 Components에는 커플러, 스필릿터, 디바이더가 대표적으로 있습니다. 이번 포스팅에서 이것들의 차이를 구분 해보겠습니다.

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사전에 미리 당부하고 가는 내용으로 Coupler와 나머지 Splitter, Divider는 분명하게 구분이 가능하고 공식,비공식적으로 모두 구분하는게 맞습니다. 다만 Splitter와 Divider의 경우 실질적으로 구분을 하지 않는 경우가 더 많이 존재하고 RF엔지니어 사이에서 대부분 혼용하여 이야기를 합니다. 다만 Keysight와 계열사인 Agilent은 분명 구분하고 있기에 필요에 따라 구분 혹은 혼용해서 사용해야 합니다.
(Coupler를 큰 범위의 용어로 두고 Directional Coupelr, SPlitter, Divider로 나누는 경우도 있습니다.)

RF Coupler

Power Splitter / Power Divider

 

 

※1. Coupler VS Splitter, Divider

 

우선 비교가 쉬운 커플러와 나머지 2개(Splitter, Divider)의 차이에 대해 알아보겠습니다.

▶1. 구조의 차이

1) Coupler 4Port: Coupler는 기본적(가장 기본단위인 Path가 2개인 경우)으로 4포트 네트워크를 가졌습니다. 정확히는 4개의 포트를 가지고 있는 것보다 EXTERNAL TERMINATION PORT 즉,  절연 포트(Isolated Port)를 가지고 있는 것이 큰 특징입니다. (참고로 Coupler의 2개의 Path는 아래 SYMBOL의 OUTPUT과 COUPLED입니다. 자세한 내용 블로그내 Coupler 관련 포스트 참조)

 

 

2) Splitter, Divider 3Port: Coupler는 기본적(가장 기본단위인 Path가 2개인 경우) 으로 3포트 네트워크를 가졌습니다. 마찮가지로 3포트인것 보다 Coupler와 달리 EXTERNAL TERMINATION PORT 즉,  절연 포트(Isolated Port)가 존재하지 않다는 것이 중요합니다.

 

 

▶2. 저항의 유무

1) Coupler - No Resistor: Coupler를 만드는 방법과 종류에는 다양하게 존재하지만 저항에 대한 의존도가 0입니다.

 

2) Splitter, Divider - Yes Resistor: Wye, Detal, Owen, Adams, Wilkinson, Lim-Eom 등 구성하는 방식이 다양한데 결국 저항의 역할을 중점으로 구성합니다. 정확하게는 임피던스의 크기를 중요한 파라미터로 사용한다는 것입니다.

Keysight

 

 

 

▶3. 분배 비율

1) Coupler - A:B(A≠B): Coupler도 물론 A:B에서 A와 B의 크기가 같에 분배하는 경우도 간혹 존재는 하지만 주로 한쪽에 일방적인 비율로 분배하고 작은 분배 비율로 나눠진 신호를 사용합니다.

2) Splitter, Divider - A:B(A=B): 같은 크기의 신호를 2개로 나누어 사용하기 위해 사용하는 만큼 분배 비율이 동일합니다.

 

 

▶4. 목적

1) Coupler: 앞서 언급한 것처럼 다른 분배 비율에서 나눠진 신호중 작은 크기의 신호를 사용하는 Signal Sampling에 사용되고 또한 이를 통해 크기가 약해진 신호가 계측기나 큰 파워에 대해 고장이 예미한 장비에 들어가 사용되는 Signal Injecting 작용에 주로 사용됩니다.

2) Splitter, Divider: 단순하게 하나의 신호를 2개로 만들기에 Power Divider로 사용되고 또한 반대 방향으로 사용하면 Power Combiner의 역할로 사용됩니다.

 

 

※2. Splitter VS Splitter

이제 Coupler는 구분이 되었으니 Splitter와 Divider의 구분에 들어가겠습니다.

▶1. 구조의 차이

1) Splitter: 그림에서 보이는 것처럼 2번 3번 포트에만 저항이 있고 1번 포트에는 저항이 없습니다. 그리고 저항의 크기는 Zo(특성임피던스)입니다. 

2) Divider: 1번, 2번, 3번 포트 모두 저항이 존재 하고 각 저항의 크기의 Zo/3입니다.
(참고로 Divider에서 위와 같은 Wye Type Circuit은 Zo/3이지만 Delta Type Circuit 은 Zo입니다. 회로에 따라 모두 다릅니다. 다만 Splitter는 항상 Zo라고 생각하시면 됩니다.)

 

▶2. 입력부분 저항에 따른 현상

1) Splitter: 파워 스플리터는 꼭 임피던스 매칭을 중시하지 않을 수 있으며, 신호 분배 비율에 중점을 둡니다. RF 신호를 두 개 이상의 경로로 분배할때, 보통 크기와 위상이 동일하지 않을 수 있습니다. 주로 일반적인 신호 분배 작업, 테스트 및 측정 응용 분야, RF 시스템의 다양한 부분에서 신호를 여러 장치로 분배할 때 사용됩니다.

2) Divider: 설계 시 임피던스 매칭에 중점을 두어 각 포트의 임피던스를 일정하게 유지합니다. 이는 시스템의 성능을 최적화하고 신호 반사를 최소화하기 위함입니다. RF 신호를 두 개 이상의 경로로 분배 할 때 각 경로에 동일한 위상 및 크기로 신호를 분배합니다. 주로 전력 분배 네트워크, 위상 배열 안테나, RF 측정 시스템 등에서 사용됩니다.

주요 차이점 요약

• 임피던스 매칭: 파워 디바이더는 임피던스 매칭이 중요한 반면, 파워 스플리터는 상대적으로 덜 중요합니다.
• 설계 방식: 파워 디바이더는 반사형 설계가 많고, 파워 스플리터는 전달형 설계가 많습니다.
• 신호 특성: 파워 디바이더는 일반적으로 동일한 위상과 크기를 가진 신호를 분배하지만, 파워 스플리터는 반드시 동일하지 않을 수 있습니다.
• 응용 분야: 파워 디바이더는 임피던스가 중요한 전문 RF 응용에 많이 사용되며, 파워 스플리터는 일반적인 신호 분배 작업에 주로 사용됩니다.

 

 

감사합니다.

이상으로 커플러, 스플리터, 디바이더의 비교에 대해 마치겠습니다. 다시한번 언급하지만 스플릿터와 디바이더의 경우 상황에 따라서는 구분하지 않는 것이 맞는 상황이 될수 있습니다.

감사합니다. 다음 포스팅에서는 Splitter와 Divider를 하나로 보고 이것을 설계하는 회로의 종류에 대해 알아 보겠습니다.