KR20020043903A - 평면형 전송로의 정재파비 측정기 및 측정방법 - Google Patents

평면형 전송로의 정재파비 측정기 및 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적인 도파관 전송 선로 뿐만 아니라 평면형 전송 선로의 정재파비도 측정할 수 있는 정재파비 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. 이상과 같은 본 발명에 따른 정재파비 측정기는 상부의 임의의 영역에 전송 선로를 수평적으로 설치할 수 있는 측정용 기판상면(50)과, 상기 측정용기판상면과 일정거리를 유지하도록 일 측면에 형성된 단차(52)와, 상기 단차의 평면에 형성된 홈이 일체형으로 형성된 측정용 기판(51)과; 상기 측정용 기판상면(50)에 설치된 평면형전송로의 상부도체(83)에 유도된 신호를 측정하기 위하여, 검출기의 탐침을 삽입하기 위한 탐침 삽입구(61)와, 상기 탐침구에 삽입된 탐침이 일정 높이를 유지하도록 지지하며, 상기 측정용 기판(51)과 결합되어 수평으로 이동시키기 위한 수평이동용 지지대(62)가 일체형으로 형성된 커넥터 고정대(60)로 구성된다.

Description

평면형 전송로의 정재파비 측정기 및 측정 방법{Apparatus and Method of Measuring Standing Wave Ratio}
본 발명은 정재파비 측정기 및 측정 방법에 관한 것으로서, 특히 평면형의 전송 선로의 정재파비를 측정하기에 적당하도록 한 정재파비 측정기 및 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로파(또는 초고주파) 회로에서는 첨부된 도 1과 같이 전송선로와 부하가 부정합 상태가 되면 전송선로에 입사파와 반사파가 동시에 존재하게 되고, 이때 입사파와 반사파가 합성되어 정지되어 있는 것 같이 보인다. 이렇게 정지되어 있는 것처럼 보이는 파형을 정재파(Standing Wave)라 부른다. 정재파는 λ/2주기로 나타나며 반사가 클수록 파고치와 파저치의 차이가 크다고 할 수 있다.
또한, 정재파의 최대값과 최소값의 비를 전압 정재파비 VSWR(VoltageStanding Wave Ratio)라 하며 아래의 수학식과 같이 정의한다.
VSWR = Vmax/Vmin=(1+｜Γ｜)/(1-｜Γ｜)
일반적으로 정재파비(SWR)이라 하면 전압 정재파비(VSWR)를 가리키며, 단위가 없는 실수값이다. 또한 전압 정재파비(VSWR)를 알면 아래의 수학식 2에 의해 반사계수 크기를 알 수 있다.
일반적으로, 정재파비는 부하의 반사정도로 알려진 반사계수와 같은 현상이라고 할 수 있으며, 정합된 부하는 반사계수가 0이고 정재파비는 1이다. 정재파비는 주로 차원이 없는 수로 표현되고, 1에서 ∞사이에 있는 값을 가진다.
일반적으로 전송선로에 생기는 정재파는 전송선로에서 관내파장의 절반(λg/2)을 주기로 반복되기 때문에 최소값 사이의 거리 또는 최대값 사이의 거리를 측정하면 선로의 관내파장도 알 수 있다.
일반적으로 마이크로파 전송선로, 특히, 도 2a 및 도2b에 도시된 바와 같은 도파관을 사용한 전송선로에서 정재파비를 측정하기 위해서 도파관을 길이방향으로 길게 절개하고 탐침(probe)을 절개된 삽입구에 삽입하여 정재파비를 측정하였다.
이하에서, 도 3에 도시된 바와 같은 구형 도파관(10)에서의 정재파비를 측정하는 동작을 설명한다.
먼저, 도파관전송로일단(14)에 신호원을 연결하고, 도파관전송로의 다른 일단(15)에는 부하를 연결한 상태에서 도파관(10)의 길이 방향으로 길게 절개하여 형성된 개구부(11)에 동축선 탐침(13)을 구비한 검출기(12)를 화살표 방향의 좌우로 이동하여 눈금자(18)를 이용하여 측정 대상인 전송 선로의 전압을 측정한다.
이와 같은 종래의 기술에서 검출기(12)에는 일반적으로 오실로스코프가 연결되며, 검출기(12)는 다이오드 검출기(예를 들어, HP사의 모델 번호 601B)가 일반적으로 많이 이용되고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 측정장치 및 측정방법으로는 평면형의 전송선로의 일부분을 절개할 수가 없었기 때문에 평면형의 전송선로의 정재파비를 측정할 수는 없었다. 따라서, 정재파비 측정과 관련된 기술 분야에서는 평면형의 전송선로의 정재파비를 측정하기 위한 장치나 방법이 요구되고 있는 실정이었다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 동일 기술 분야의 기대에 부응하고자 제안한 것으로서, 일반적인 구형 도파관의 전송선로 뿐만 아니라 평면형의 전송 선로의 정재파비도 측정할 수 있는 정재파비 측정장치 및 측정방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 일반적인 도파관의 전송 선로에서 정재파를 설명하기 위한 도면.
도 2a 및 2b는 일반적인 구형 및 원형 도파관의 외형을 각각 보인 사시도.
도 3은 종래의 구형도파관에서 정재파비를 측정하기 위한 정재파비 측정기의 사시도.
도 4는 평면형전송선로의 정재파비를 측정하기 위한 정재파비 측정기의 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 정재파비 측정을 위한 정재파비 측정기의 측면도 및 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 정재파비 측정기에 이용되는 탐침의 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
50 : 측정용 기판상면
51 : 측정용 기판
52 : 단차
53 : 홈
54 : 신호원용 동축커넥터
55 : 부하용 동축커넥터
60 : 커넥터 고정대
61 : 탐침 삽입구
62 : 수평이동용 지지대
70 : 검출기
71a,71b : 탐침
83:평면형전송선로상부도체
이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평면형 전송로의 정재파비 측정기는 상부의 임의의 영역에 전송 선로를 수평적으로 설치할 수 있는 측정용기판상면과, 상기 측정용기판상면과 일정거리를 유지하도록 일 측면에 형성된 단차와, 상기 단차의 평면에 형성된 홈이 일체형으로 형성된 측정용 기판; 및 상기 측정용기판상면상에 배치된 평면형전송선로의 상부도체에 유도된 신호를 측정하기 위하여 검출기의 탐침을 삽입하기 위한 탐침 삽입구와, 상기 탐침 삽입구에 삽입된 탐침이 일정 높이를 유지하도록 지지하며, 상기 측정용 기판과 결합되어 수평으로 이동시키기 위한 수평이동용지지대가 일체형으로 형성된 커넥터고정대로 구성된다.
상기 탐침은 핀 타입의 전계 결합형 탐침 또는 루프타입의 자계 결합형 탐침이며, 측정용기판상면에 탐침의 이송거리를 측정할 수 있는 눈금자를 설치한다.
본 발명에 따른 평면형 전송로의 정재파비 측정방법은 측정용 기판의 상부에 배치된 평면형전송선로상부도체상에 유전체를 일정 두께를 도포하는 단계와; 측정자가 검출기 및 탐침이 삽입되어 고정된 커넥터 고정대를 상기 유전체 위를 평행하게 움직여 유도된 신호를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 종래의 기술 및 도4에 나타난 개념의 평면형전송선로의 정재파비를 구할 수 있는 원리를 활용한 본 발명에 따른 정재파비 측정기는 상부의 임의의 영역에 전송 선로를 수평적으로 설치할 수 있는 측정용기판상면(50)과, 측정용기판상면(50)과 일정거리를 유지하도록 일 측면에 형성된 단차(52)와, 상기 단차의 평면에 형성된 홈이 일체형으로 형성된 측정용 기판(51)과; 상기 측정용 기판상면(50)의 평면형 전송선로상 부도체(83)에 유도된 신호를 측정하기 위한 검출기의 탐침을 삽입하기 위한 탐침삽입구(61)와, 상기 탐침삽입구(61)에 삽입된 탐침이 일정 높이를 유지하도록 지지하며, 상기 측정용기판(51)과 결합되어 수평으로 이동시키기 위한 수평이동용 지지대가 일체형으로 형성된 커넥터고정대(60)로 구성된다.
여기서, 탐침은 핀 타입의 전계결합형 탐침(71a) 또는 루프타입의 자계결합형 탐침(71b)중에서 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명이 목적을 달성하기 위한 정재파비 측정 방법은 측정용 기판의 상부에 설치한 평면형전송선로상부도체(83)에 유전체를 일정 두께를 도포하는 단계와; 측정자가 검출기 및 탐침이 삽입되어 고정된 커넥터 고정대를 상기 유전체 위를 평행하게 움직여 유도된 신호를 측정하는 단계로 이루어진다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 정재파비 측정을 위한 정재파비 측정기의 측면도 및 사시도 이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 정재파비 측정기는 상부의 임의의 영역에 마이크로스트립(microstrip) 선로와 같은 평면형전송 선로를 수평적으로 설치할 수 있는 측정용기판(51)과 측정용기판상(50)에 배치되는 유전체(81)( 이하 도포된 유전체 라함)가 도포된 평면형전송선로(84)의 상부도체(83)와 일정거리를 유지하도록 측정용기판(51)의 일 측면에 형성된 단차(52)와, 단차의 평면에 형성되어 커넥터 고정대(60)를 이송하기 위한 홈(53)이 일체형으로 형성된 측정용기판(51)과; 검출기(70)의 탐침(71a,71b)을 삽입하기 위한 탐침 삽입구(61)과, 커넥터 고정대 이송용 홈(53)에 삽입될 경우에 일정 높이를 유지하도록 지지하며, 이동시 수평으로 이동시키기 위한 수평이동용 지지대(62)가 일체형으로 형성된 커넥터고정대(60)로 이루어진다.
여기서, 미설명 부호 54는 신호원을 연결하기 위한 신호원용 커넥터이며, 55는 부하를 연결하기 위한 부하용 커넥터이고 63은 탐침고정대이다. 일반적으로 커넥터는 SMA 커넥터나 N 커넥터 등이 사용되고 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 평면형 전송선로에서 정재파비를 측정하기 위한 절차를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5에 도시된 탐침 삽입구(61)에 탐침을 삽입하고 탐침(71a,71b)에 검출기(70)를 연결한다. 이어, 유전체(80) 양면에 도체로 피복된 기판의 일면에 평면형전송선로의 상부도체(83)(타면의 도체는 하부도체라 함(82))을 일정형태(띠 형상등)로 된 평면형전송선로(84)를 형성하기 위하여 본 분야에서 관용적으로 활용되는 식각방법을 활용하여 평면형전송선로(84)의 형상에 적합하게 마스킹, 자외선에 의한 감광, 식각 등의 공정으로 평면형전송선로(84)를 형성하며, 이와 같이 제조된 평면전송선로(84)의 상부도체(83)가 형성된 면상에 얇고 투명(또는 반투명)한 유전체를 일정 두께로 도포한다.(도포된 유전체(81) 라함) 도포된유전체(81)가 도포된 평면형전송선로(84)를 정재파비측정기 측정용기판상면(50)에 신호원용동축커낵터(54)와 부하용 동축커낵터(55)와 결합시켜 설치한다 이어, 신호원과 부하를 상기 커넥터에 각각 연결하고, 측정자가 커넥터 고정대(60)를 좌우로 이동하여 측정한다. 결국, 검출기(70)와 결합된 탐침(71a,71b)이 도포된 유전체(81) 위를 평행하게 움직여 유도된 신호를 측정한다. 또한 측정용기판상면(50)에는 탐침의 이송거리를 측정할 수 있는 눈금자(85)를 설치한다
상기에서 선로부(51)에 도포된유전체(81)는 그 두께가 ??을 수록 좋으며 도포의 편의성등을 위하여 0.1mm~3.0mm정도가 적합하다. 유전체의 재질은 PTFE(polyetra fluorethylene),세라믹 등의 고유전 물질로 투명한 것이 적합하다. 본 발명에서 제시한 유전재료의 도포 두께 및 재료는 이것에만 한정되는 것은 아니며 본 분야의 당업자가 측정 조건에 따라 선택할 수 있다.
이때, 마이크로파 신호를 신호원용 커넥터(54)에 인가하면 부하(17)에 따라 반사파가 생기고 전송선로에 정재파가 형성된다. 따라서, 이때 형성되는 정재파의 최대/최소값을 구하면 정재파비와 반사계수도 구할 수 있다(도1참조). 또한, 반복되는 최대/최소값 사이의 거리를 알아낼 수 있기 때문에 관내파장도 측정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 검출기(70)에서 검출되는 신호의 절대크기는 탐침(70a,70b)의 길이와 모양, 탐침(70a,70b)과 평면형전송선로상부도체(83))와의 거리 및 도포유전체(81)의 두께와 재질에 따라 다르다. 그러나 정재파비를 구하기 위해서는 최대/최소값 사이의 상대적인 비만 알면 되기 때문에 검출기로 검출 가능한 최소한의 크기만 검출기(70)로 검출하면 된다.
도 6a 및 도6b 본 발명에 따른 정재파비 측정기에 이용되는 탐침의 도면이다. 도6a에서는 핀 타입의 전계결합형 탐침을 보이고 있으며, 도 6b는 루프 타입의 자계결합형 탐침을 나타내고 있으며 측정자가 필요에 따라 선택하여 사용 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 정재파비 측정장치 및 측정방법에 따르면, 일반적인 구형 도파관의 전송 선로 뿐만 아니라 평면형의 전송 선로의 정재파비도 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 구해진 정재파비를 이용하여 반사계수도 구할 수 있으며, 반복되는 최대/최소값 사이의 거리를 알아낼 수 있기 때문에 관내파장도 구할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 상부의 임의의 영역에 전송 선로를 수평적으로 설치할 수 있는 측정용기판상면(50)과, 상기 측정용기판상면(50)과 일정거리를 유지하도록 일 측면에 형성된 단차(52)와, 상기 단차의 평면에 형성된 홈이 일체형으로 형성된 측정용 기판(51); 및
    상기 측정용기판상면(50)상에 배치된 평면형전송선로의 상부도체(83)에 유도된 신호를 측정하기 위하여 검출기의 탐침을 삽입하기 위한 탐침 삽입구(61)와, 상기 탐침 삽입구(61)에 삽입된 탐침이 일정 높이를 유지하도록 지지하며, 상기 측정용 기판(51)과 결합되어 수평으로 이동시키기 위한 수평이동용지지대(62)가 일체형으로 형성된 커넥터고정대(60)로 구성된 것을 특징으로 하는 평면형 전송로의 정재파비 측정기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탐침은 핀 타입의 전계 결합형 탐침 또는 루프타입의 자계 결합형 탐침인 것을 특징으로 하는 평면형 전송로의 정재파비 측정기.
  3. 제 1항에 있어서, 측정용기판상면(50)에 탐침의 이송거리를 측정할 수 있는 눈금자(85)를 설치한 평면형 전송로의 정재파비 측정기.
  4. 측정용 기판의 상부에 배치된 평면형전송선로상부도체상(83)에 유전체를 일정 두께를 도포하는 단계와;
    측정자가 검출기 및 탐침이 삽입되어 고정된 커넥터 고정대를 상기 유전체 위를 평행하게 움직여 유도된 신호를 측정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 평면형 전송선로의 정재파비 측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109212283A (zh) * 2018-09-26 2019-01-15 昆山鑫润利自动化科技有限公司 Vswr测试用探针模组定位结构

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