아이솔레이터(isolator)는 신호의 흐름을 한 방향으로만 흐르도록 고정시키는 소자입니다.전송선로를 따라 흐르던 신호가 어딘가에서 반사되면 원래 흘러야 하는 방향의 역방향으로 흐를 수 있는데 이 역방향 신호는 회로에 치명적인 악영향을 미칩니다. Isolator는 이 역방향 신호를 차단하기 위한 목적으로 사용됩니다. 아래 그림을 보면 1번 포트에서 들어온 신호는 그대로 isolator를 통과하여 2번 포트로 나갑니다. 그러나 그 이후에서 반사되어 되돌아온 역방향 신호는 1번 포트로 다시 나가는 것이 아니라 빨간색 화살표 방향인 GND방향으로 빠져 나가서 없어져버립니다.


 


, isolator는 겉에서 보기엔 입출력 포트가 2개만 있는 것처럼 보이지만 내부에는 50Ω 저항을 통해 GND로 연결되는 포트가 하나 더 있는 것이다. 그리고 그 포트를 통해 나오는 신호는 50Ω 저항을 GND로 연결하여 반사파를 열로 발산시켜 없애는 것입니다. 


Isolator는 어디에 사용할까요?Amplifier 같은 active 소자를 사용하는 회로를 가정해보겠습니다. 어떠한 이유로 AMP 뒤에서 반사파가 생겼는데 isolator가 없을 경우라면 반사파가 그 AMP의 출력포트로 다시 혼입되어 혼 변조 왜곡이 일어나 온갖 잡신호가 발생할 수 있습니다. 시스템의 안정성을 크게 해치는 것입니다. 심할 경우 AMP나 회로가 망가질 수도 있습니다. 


또한 power AMP의 출력단에 isolator를 위치시키면 power AMP 출력단의 VSWR을 안정적으로 잡아주는 강제 매칭 효과가 있습니다.Power AMP RF 시스템 전체를 놓고 볼 때 가장 많은 전력을 소모하고 발열량 또한 매우 큽니다. 쉬운 예로 휴대폰을 오래 사용할 경우 휴대폰이 뜨뜻해지는데 이 열이 바로 휴대폰의 power AMP에서 발생한 열입니다. 배터리도 눈에 보일 정도로 떨어져 있을 것입니다. 따라서 power AMP는 고장이 발생할 위험도 가장 높은 소자입니다. 이렇게 높은 전력의 신호를 내보냈는데 그 신호가 그대로 반사되어 되돌아온다면 power AMP엔 치명적이고 이는 바로 시스템의 고장으로 이어질 수 있습니다. 이때 power AMP 출력 쪽에 isolator를 사용하여 뒤에서 발생할 수 있는 반사파를 없애주면 시스템의 안정성을 크게 높일 수 있게 됩니다. 즉 반사파가 하나도 없기 때문에 완벽하게 임피던스 매칭이 된 것과 같은 효과를 보이는 것이죠.


Isolator는 형태에 따라서 drop-in 타입과 coaxial 타입이 있습니다.Drop-in 타입은 isolator 바디에서 입출력 쪽으로 리드가 나와서 PCB 등에 납땜으로 연결하는 형태입니다. Coaxial 타입은 입출력에 SMA 또는 N 타입의 커넥터가 있어서 케이블이나 다른 RF 제품과 연결해서 사용합니다. 용도와 입력 power 맞게 주의해서 선택해야 합니다. 


Isolator 1번 포트로 신호를 인가했는데 삽입손실이 커서 2번 포트로 출력되는 신호의 출력파워가 낮아지면 Isolator 의 출력단에 연결되어 있는 장비에 필요한 만큼의 입력신호를 전송하기 어려울수도 있어서 Isolator 2번 출력 파워는 최대한 손실없이 출력되는 것이 좋습니다.. 따라서 isolator 구입 시 삽입손실(S21)은 중요한 요소입니다. 통과대역에서 최대 -1dB이내여야 합니다. 사용하는 주파수 대역과 통과대역 대역폭에 따라서 다르지만 보통 실무에서 사용하는 제품은 -0.6dB 이내를 만족합니다. 


또 한 가지 알아야 할 점은 1번 포트로 입력을 넣었을 때 2번으로 출력되고, 2번 포트로 신호가 입력되었을 때(반사파 입력) 1번 포트로 신호가 전달되지 않아야 한다는 것입니다. 그러나 실제로는 어느 정도 신호가 넘어가는데 이 때 중요한 요소가 바로 격리도(isolation)입니다. , 2번과 1번 포트 사이가 전기적으로 어느 정도 격리되어 있는지를 측정한 값(S12)입니다. 보통 -20dB 이하는 되어야 사용상에 문제가 없습니다



  
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SMA Isolator
   
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