스텁(전자공학)

마이크로파 및 무선 주파수 공학에서 스터브 또는 공명 스터브는 한쪽 끝에만 연결되는 전송 라인 또는 도파관 길이입니다. 스터브의 자유 끝은 좌측 개방 회로 또는 단락 회로(도파관의 경우 항상 그러하듯이)이다. 전송 라인 손실을 방치하면 스텁의 입력 임피던스는 스텁의 전기적 길이와 단선 또는 단락 여부에 따라 용량성 또는 유도성 중 하나로 순수하게 반응한다. 따라서 스터브는 무선 주파수에서 캐패시터, 인덕터 및 공명 회로로 기능할 수 있다.

스터브의 행동은 그들의 길이를 따라 서 있는 파도에 기인한다. 그들의 반응 특성은 전파의 파장과 관련하여 물리적인 길이에 의해 결정된다. 따라서 스터브는 UHF나 전자레인지 회로에 가장 많이 사용되는데, 이 회로는 파장이 짧아서 스텁이 편리할 정도로 작다.^[1] UHF 및 마이크로파 주파수 덩어리의 경우 기생 리액턴스로 인해 성능이 떨어지기 때문에 이산형 캐패시터와 인덕터를 교체하는 데 종종 사용된다.^[1] 스터브는 일반적으로 안테나 임피던스 일치 회로, 주파수 선택 필터, UHF 전자 오실레이터 및 RF 증폭기용 공명 회로 등에 사용된다.

스터브는 병렬 컨덕터 라인(Lecher 라인이라고 하는 곳), 동축 케이블, 스트라이프라인, 도파관, 유전 도파관 등 모든 유형의 전송 라인으로 구성될 수 있다. 스터브 회로는 원하는 리액턴스를 얻기 위해 사용할 길이 선을 결정할 수 있는 그래픽 도구인 Smith 차트를 사용하여 설계할 수 있다.

단락 스텁

무손실 단락 회로 라인의 입력 임피던스는,

${\displaystyle Z_{\mathrm {SC}}}=jZ_{0}\tan(\beta l)\,\!}$

여기서 j는 가상 단위, ${\displaystyle {Z\mathrm{}}_{}}$ 0 ${\$은 선의 특성 임피던스, $\beta {\displaystyle }$= 2 ${\displaystyle \pi }$/ ${\displaystyle \lambda }$ ${\$= $2\pi /\lambda \}}$은 선의 위상 상수, l$${\$displaystystyle l}$은 선의 물리적 길이.

따라서 ${\displaystyle \mathrm{황갈색}}$ ${\displaystyle }$(${\displaystyle \beta }$l $){\displaystyle \tan(\beta$ l$)}$이 양인지$$ 음인지에 따라 스텁은 각각 귀납성 또는 용량성이 된다.

$\Omega {\displaystyle }$ ${\displaystyle \omega }$의 각진 주파수에서 커패시터 C 역할을 하는 스텁의 길이는 다음에 의해 주어진다$$.

${\displaystyle l={\frac {1}{\beta }}\왼쪽[(n+1)\pi -\arctan \left.({\frac {1}{\omega CZ_{0}}\오른쪽)}}}}$

동일한 주파수에서 인덕터 L 역할을 하는 스텁의 길이는 다음과 같이 주어진다.

${\displaystyle l={\frac {1}{\beta }}}\왼쪽[n\pi +\arctan \left({\frac {\omega L}{Z_{0}}\오른쪽)\}}}}$

개방 회로 스텁

무손실 단선 스텁의 입력 임피던스는 다음과 같이 제공된다.

${\displaystyle Z_{\mathrm {OC}}}=-jZ_{0}\cot(\beta l)\,\!}$

따라서 ${\displaystyle \cot }$ (${\displaystyle \beta }$l${\displaystyle }$) ${\displaystyle \cot(\beta$l)}이$($가) 양성이냐 음성이냐에 따라 스텁은 각각 용량성 또는 귀납성이 된다.

$\Omega {\displaystyle }$ ${\displaystyle \omega }$의 각도 주파수에서 인덕터 L 역할을 하는 개방 회로 스텁의 길이는 다음과$$ 같다.

${\displaystyle l={\frac {1}{\beta }}\왼쪽[(n+1)\pi -\operatorname {arccot} \left({\frac {\\\omega L}{Z_}}\right]}}}$

동일한 주파수에서 커패시터 C 역할을 하는 개방 회로 스텁의 길이는 다음과 같다.

${\displaystyle l={\frac {1}{\beta }}\좌측[n\pi +\operatorname {arccot}\좌측({\frac {1}{\omega CZ_{0}}\오른쪽)}}}$

공명 스터브

스텁은 오실레이터와 분산 요소 필터에서 공명 회로로 자주 사용된다. 길이$$ $l{\displaystyle }$ ${\$의 개방 회로 스텁은 < / 2 ${\$. 이 주파수 위에 임피던스가 유도된다. 정확히 $\beta {\displaystyle }$ ${\displaystyle l}$= ${\displaystyle \pi }$/ ${\displaystyle 2\mathrm{}}$ ${\$2}에서$$스텁은 단락을 나타낸다. 이것은 질적으로 직렬 공명 회로와 같은 행동이다. 무손실 라인의 경우 위상 변화 상수는 주파수에 비례한다.

${\displaystyle \cHB ={\omega \over v}}$

여기서 v는 전파 속도이며 무손실 라인에 대한 주파수와 일정하다. 그러한 경우 공명 주파수는 다음과 같이 주어진다.

${\displaystyle \omega_{0}={\frac {\pi v}{2l}}}$

스터브는 공명 회로로서 기능하지만, 여러 개의 공명 주파수를 가지고 있다는 점에서 덩어리 소자 공명 회로와는 다르다; 기본 공명 주파수 ${\displaystyle {\Omega \mathrm{}}_{}}$ 0$displaystyle \scriptstyle \omega_{0$에 추가하여, 이 주파수의 배수: ${\displaystyle {n\Omega \mathrm{}}_{}}$ 0 $displaystyle \scriptystyle$ n$\\\}$$오메가 _{0$ 임피던스는 일괄 튜닝 회로처럼 공명 후 주파수로 단조롭게 계속 상승하지는 않을 것이다. $\beta {\displaystyle }$ ${\displaystyle l}$= ${\displaystyle \pi }$ ${\$이(가) 개방될 때까지 상승한다. 이 지점(실제로 복원 방지 지점)이 지나면 임피던스가 다시 용량성이 되어 떨어지기 시작한다. $\beta {\displaystyle }$ ${\displaystyle l}$= ${\displaystyle 3}$ ${\displaystyle /}$ / ${\displaystyle 2\mathrm{}}${\$displaystyle \scriptstyle \beta$l=$3\pi /2\}$에서 다시 단락을 나타낼 때까지 계속 하락할 것이다. 이 시점에서 스텁의 필터링 작업은 완전히 실패하였다. 이러한 스터브의 반응은 공명 및 반저항을 교대로 주파수가 증가하면서 계속 반복된다. 스텁의 특징일 뿐만 아니라 모든 분산 요소 필터의 특징으로, 필터에 장애가 발생하고 여러 개의 원치 않는 패스밴드가 생성되는 빈도가 있다.^[2]

마찬가지로 단락 스텁은 ${\displaystyle \pi }$${\displaystyle }$/ ${\displaystyle 2\mathrm{}}$ ${\$에서 안티리소네이터로$,$ 즉 병렬 공명 회로로 동작하지만, $3{\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle \{}$ /$$2 {\$displaystyle \scriptstyle 3\$pi /$2}$에 근접하면서 다시 한번 실패한다.^[2]

스텁 일치

스터브는 부하 임피던스를 전송선 특성 임피던스와 일치시키는 데 사용할 수 있다. 스터브는 하중으로부터 거리에 위치한다. 이 거리는 부하 임피던스의 저항 부분이 주선 길이의 임피던스 변압기 작용에 의해 특성 임피던스의 저항 부분과 동일하게 되도록 선택된다. 스텁의 길이는 제시된 임피던스의 반응 부분을 정확하게 취소하도록 선택된다. 즉, 스텁은 본선이 각각 귀납 임피던스를 나타내는지에 따라 용량성 또는 귀납성이 된다. 이것은 부하 임피던스의 반응성 부분은 저항성 부분뿐만 아니라 임피던스 변압기 작용의 영향을 받기 때문에 부하의 실제 임피던스와 같지 않다. 일치 스텁은 조정 가능하여 시험 시 일치가 수정될 수 있다.^[3]

스터브 한 개만 특정 주파수에서 완벽하게 일치할 수 있다. 광대역 매칭의 경우 주 전송선을 따라 간격을 두고 여러 스텁을 사용할 수 있다. 결과 구조는 필터와 유사하며 필터 설계 기법이 적용된다. 예를 들어 일치 네트워크는 체비셰프 필터로 설계될 수 있지만 패스밴드 전송 대신 임피던스 매칭에 최적화되어 있다. 네트워크의 결과 전송 기능은 체비셰프 필터와 같은 패스밴드 리플을 가지지만, 리플은 표준 필터처럼 패스밴드의 어느 지점에서나 0dB 삽입 손실에 도달하지 않는다.^[4]

레이디얼 스터브

방사형 스텁은 일정한 폭의 선이 아닌 원의 섹터로 구성된 평면 성분이다. 저임피던스 스터브가 필요할 때 평면 전송 라인과 함께 사용한다. 특성이 낮은 임피던스 라인은 넓은 라인이 필요하다. 넓은 선으로 주선이 있는 스텁의 접합부는 잘 정의된 지점에 있지 않다. 방사상 스터브는 접합부의 한 지점까지 좁혀짐으로써 이 어려움을 극복한다. 스터브를 사용하는 필터 회로는 주선의 양쪽에 하나씩 연결된 쌍으로 사용하는 경우가 많다. 이렇게 연결된 방사형 스터브를 나비 스터브 또는 나비 스터브라고 한다.^[5]

다음에 대한 시리즈 일부
안테나
공통유형 쌍극자 프랙탈 루프 단극 위성 접시 텔레비전 채찍
구성 요소들 발룬 블록 업컨버터 동축 케이블 카운터포이즈(접지 시스템) 사료 공급선 저소음 블록 다운콘버터 패시브 라디에이터 수신기 회전 장치 스텁 송신기 튜너 트윈 리드
시스템들 안테나팜 아마추어 라디오 셀룰러 네트워크 핫스팟 시영 무선 네트워크 라디오 무선 마스트 및 타워 와이파이 무선
안전 및 규정 무선 장치 방사선 및 상태 무선 전자 장치 및 상태 국제전기통신연합 (라디오 규정) 세계 무선 통신 회의
방사선 소스/지역 보레스라이트 초점 구름 지상면 주엽 근거리 및 원거리 필드 측엽 수직면
특성. 배열 이득 방향성 효율성 전기 길이 등가 반지름 요인 프리스 전송 방정식 이득 높이 방사선 패턴 방사선 저항 전파 전파 무선 스펙트럼 신호 대 잡음 비 스퓨리어스
기술 빔 스티어링 빔 틸트 빔포밍 소세포 벨 연구소 레이어드 공간-시간(BLAST) MIMO(Massive Multiple-input Multiple-output) 재구성 확산 스펙트럼 광대역 공간 분할 다중 액세스(WSDMA)
v t

참조

참고 항목

위키미디어 커먼즈에는 스터브와 관련된 미디어가 있다.

• 쿼터파 임피던스 변압기