4 포트 동위상 고출력 전력결합기의 구현에 관한 연구

A Study on the Fabrication of the 4 Port In-Phase High Power Combiner

본 논문에서는 디지털 TV 중계기용 고출력 광대역의 3-Way 전력결합기를 설계ㆍ제작하였다. 대역폭 증가와 고출력을 동시에 이루기 위하여 Wilkinson 형태의 전력분배기를 채택하였다. 우선 Wilkinson 전력분배기를 균등(1 : 1) 및 비균등(2 : 1) 분배시켜, 동위상 4 포트 전력결합기를 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과에 따라서 두께 120 mil인 유전체 기판을 사용하여 제작된 전력결합기는 디지털 TV 중계기주파수 470~806 ㎒ 대역에서 삽입손실 -6.53 ㏈ 이하, 반사계수 -13 ㏈ 이하, 포트 간 분리도 -15 ㏈ 이하, 출력 포트 간 위상차가 13° 이하의 특성을 보였다. 새롭게 만든 전력결합기는 회로에서의 고 임피던스로 인한 마이크로스트립 선로 폭의 한계와 고출력의 경우 선로 간의　상호작용으로 인한 전력의 손실 및 협대역의 문제를 동시에 개선이 가능함을 알 수 있었다. 나아가서, 제작된 3-Way 결합기의 삽입손실, 반사계수, 포트 간의 분리도 및 위상차가 디지털 TV 중계주파수 470~806 ㎒에서 양호한 특성을 나타내는 것을 확인함으로써 고출력 및 광대역화가 실현가능하다는 것을 알 수 있었다.

The broadband high power 3-way combiner was designed and fabricated for the digital TV repeater. To achieve increase of the bandwidth and the high power capability, Wilkinson type power divider was adopted in our research. First of all, Wilkinson type power divider of equal-split and unequal-split were combined, and the characteristics of the four port in-phase power combiner was simulated for each thickness of dielectric substrates. As the results of simulation, the power combiner fabricated by using dielectric substrate of 120 mil-thickness has the characteristics as follows: insertion loss of less than -6.53 ㏈, reflection coefficient of less than -13 ㏈, isolation among the output ports of less than -15 ㏈, and phase difference among the output ports of smaller than 13°. Therefore, this power combiner was possible to improve the limit of microstrip line width due to high impedance, the problems of power loss due to interaction between strip lines in a high power combiner and narrow bandwidth simultaneously. Furthermore, making broadband and high power could be achieved since the fabricated 3-way combiner has good characteristics of insertion loss, the reflection coefficient, separation between ports, and phase difference.