특성 임피던스(Characteristic Impedance)

RF에서의 특성 임피던스

 

RF 회로에서의 특성 임피던스의 의미란?

 

하나의 RF 회로 혹은 RF 시스템의 기준을 잡기위한 임피던스 로서 일반적으로 회로에서는 50옴, 안테나에서는 75옴을 많이 사용한다.

 

기준 임피던스를 50옴으로 설정함으로써 각각의 component / Circuit이 서로 입 출력단에서 호환성을 가지게 하려는 의미가 더 강하다.

 

즉 , RF 파트의 입력단과 출력단을 50옴으로 통일화하여 특별한 임피던스 정합을 하지 않고 바로 연결하여 사용하기 위한 기준 임피던스를 말한다.

 

 

RF에서 특성 임피던스를 50ohm으로 사용하는 이유

 

특성 임피던스 용량에 따른 특징

 

▶33ohm : 전자파 에너지의 전력 전송(Power transfer) 특성이 가장 좋은 특성 임피던스

▶50ohm : 33ohm과 75ohm의 장점을 반반씩 가짐.

▶75ohm : 신호파형의 왜곡(distortion)이 가장 작은 특성 임피던스

 

 

RF 시스템에서는 에너지 전력 전송이 좋고 또한 신호파형의왜곡 현상이 적게 나타나야만 하므로  33ohm 과 75ohm의 중간 값인 50ohm을 특성 임피던스 즉, 기준 임피던스로 사용하는 것이다.

 

이처럼 RF에서는 모든 소자나 시스템의 특성 임피던스를 50옴으로 설계하여 임피던스 부정합에 의한 반사손실을 최소화 해야 한다.

 

 

 

전송선로의 특성 임피던스

 

전송 선로란 하나의 금속관을 이용한 waveguide와는 달리 Ground Line 과 Signal Line의 신호선을 이용하여 신호를 전송하는 고주파용 선로로서 선로의 길이 (L) 과 사용주파수의 관계에 의해 입력 임피던스 특성이 변화한다는 것을 알 수 있다.

여기서 B는 전파상수를 의미하는 것으로서 2π를 신호의 파장으로 나눈 값이다.

 

 

 

Coaxial Cable의 특성 임피던스

 

Coaxial Line에선 유전체의 유전율(εr)과 중심도체의 내경(d) 와 외부 도체의 내경(D)를 이용하여

특성 임피던스(Z0)와 기생 캐패시턴스 와 기생 인덕턴스를 계산 할 수 있다.

 

▷ d(내경) ↑ → Z0(특성 임피던스) ↓ → C(기생 캐패시턴스) ↑ → L(기생 인덕턴스) ↓ 

 

▷ D(외경) ↑ → Z0(특성 임피던스) ↑ → C(기생 캐패시턴스) ↓ → L(기생 인덕턴스) ↑

 

▷ D(외경) ↓ → Z0(특성 임피던스) ↓ → C(기생 캐패시턴스) ↑ → L(기생 인덕턴스) ↓