RF Matching box

1. RF Matching Box

   RF Matching Box는 효율 적인 Power 전달을 위해 Generator와 동일한 Impedance로 matching 하기 위해 사용합니다. 통신 규약으로 Generator는 50Ω으로 고정되어 있고, 효율적인 전달을 위해서는 Matcher + Chamber도 50Ω이 되어야 합니다. 최대 전력전달 조건이기 때문입니다(Rs =  RL)

   Pout = RL * 1/(Rs+ RL)^2 * Vin^2, Peak점이 RL = 50Ω일 때 가장 전력이 높다. 즉 Rs = RL

 1-1. 저항과 임피던스 차이

   직류일 경우 저항은 R = V/I로 표시합니다. 교류일 경우에는 임피던스라고 하며 Z = V/I로 표시합니다.

교

 

 1-2. Impedance Matching

   전압과 전류가 특정 지연 현상으로 인해 위상차가 발생할 수 있습니다. 전류가 지연되는 현상은 inductance 때문에 발생하고, 전압이 지연되는 현상은 capacitance로 인해 생깁니다.

 ** inductance : 유도용량이라고 합니다. 회로를 흐르고 있는 전류의 변화에 의해 전자기 유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내는 양입니다. 그 전류의 변화를 막으려는 성질로 일종의 전기적 관성이라는 개념을 가진 보수파라 할 수 있습니다.

도선에 흐르는 전류가 아무 변화 없이 흐르는 전류라면 문제가 없지만 전류의 방향이나 크기가 바뀌는 교류일 경우에는 반대의 기전력이 만들어서 그 변화를 막으려고 합니다. 이를 이용한 것이 인덕터로 저항, 콘덴서와 함께 사용되는 3대 수동 부부품입니다.

   capacitance : 전기 용량이라고 하며 축전기가 전하를 저장할 수 있는 능력을 나타내는 물리량이며, 단위 전압에서 축전기가 저장하는 전하입니다. 정전용량은 단위 전압 당 물체가 저장하거나 물체에서 분리하는 전하의 양입니다. (C=Q /V)

   전류(electric current) : 전하의 흐름을 나타내는 말로, (-) 전하를 가진 자유전자가 한쪽 방향으로 이동할 때, 흐르는 것처럼 움직일 때 이를 전류라고 합니다.

   전위(elctric potential) : 전기의 위치에너지입니다. 전기는 전위(전기적 위치에너지)가 차이가 있어야만 흐를 수 있습니다. 이때 전위의 높고 낮은 차이를 전위차(potential difference)라고 합니다.

   전압(voltage) : 전위차로 생긴 전기적 압력을 말합니다. 전류를 흐르게 하는 힘이 '전압'입니다.

 

   임피던스는 Z(Impedance)는 R(Resistance) + jx(Reactance)인데 실질적으로 전력을 소모하는 성분은 R(Resistance)입니다. XL, XC 같은 성분은 시간 지연을 시키는 성분입니다. 전압과 전류의 파동 시간 or 거리 차이는 X(Reactance) 때문에 생기는 것입니다. 

 

  아래 그림의 예를 봅시다. 전원 장치의 저항이 100Ω이고 Chamber의 저항이 1000Ω이라고 되어 있습니다. 이를 Matching BOX를 이용해 Impedance matching을 할 수 있습니다.

 

 

출처 :

1) https://youtu.be/_-v_LfNZFoA 

2) 나무 위키