바이어스 티

바이어스 티는 다른 컴포넌트를 방해하지 않고 일부 전자 컴포넌트의 DC 바이어스 포인트를 설정하기 위해 사용되는 3포트 네트워크입니다.바이어스 티는 다이플렉서입니다.저주파 포트는 바이어스 설정에 사용됩니다.고주파 포트는 무선 주파수 신호를 통과시키지만 바이어스 레벨을 차단합니다.복합 포트는 디바이스에 접속되어 바이어스와 RF를 모두 인식합니다.3개의 포트가 종종 ^[1]T자 모양으로 배열되어 있기 때문에 티라고 불립니다.

설계.

개념적으로 바이어스 티는 AC를 통과시키지만 DC 바이어스를 차단하는 이상적인 캐패시터 및 AC를 차단하지만 DC를 허용하는 이상적인 인덕터로 볼 수 있습니다.일부 바이어스 티는 단순한 인덕터 및 캐패시터로 만들 수 있지만 실제 컴포넌트에 기생 요소가 있기 때문에 광대역 바이어스 티는 상당히 복잡합니다.

바이어스 티는 전송선 환경용으로 설계되어 있습니다.일반적으로 특성 임피던스_o Z는 50Ω 또는 75Ω입니다.캐패시터(X _C)의 임피던스는 Z보다 훨씬_o 작도록 선택되고 인덕터 _L(X)의 임피던스는 Z보다 훨씬_o 크게 선택됩니다.

${\displaystyle\begin{aligned}X_{\text}C}}~=~{\frac {1}{\opha C}}~=~{\frac {1}{2\pi fC}}~\ll ~Z_{\text{o}}~,\\\\X_{\text{\text{\text}}}L}}~&=~\obega L~~=~2\pi fL~~\gg~Z_{\text{o}}~,\\end{aligned}}}$

여기서 θ는 각 주파수(초당 라디안 단위)이고 f는 주파수(헤르츠 단위)입니다.

바이어스 티는 다양한 신호 주파수에 걸쳐 작동하도록 설계되었습니다.리액턴스는 가장 낮은 주파수에서 최소한의 영향을 미치도록 선택됩니다.

광범위 바이어스 티의 경우 최소 주파수에서도 유도 리액턴스의 값이 커야 하므로 인덕터의 치수가 커야 합니다.대형 인덕터에는 (자기 공진 주파수를 생성하는) 부유 캐패시턴스가 있습니다.충분한 고주파에서 부유용량은 RF신호에 대한 저임피던스 션트 패스를 제시하며 바이어스 티는 무효가 된다.실용적인 광대역 바이어스 티는 션트 패스를 피하기 위해 정교한 회로 토폴로지를 사용해야 합니다.하나의 인덕터 대신 일련의 인덕터가 직렬로 존재하며, 각 인덕터마다 높은 공명 주파수를 가지며, 이들 간에 공유되는 낮은 복합 공명도 있습니다.공진을 ^[a][2]방지하기 위해 추가 저항기와 캐패시터가 삽입됩니다.예를 들어 Picosecond Pulse Labs 모델 5580 바이어스 티는 10kHz에서 ^{[2](p 3)}15GHz까지 작동합니다.따라서 단순한 설계에서는 최소 800μH(10kHz에서 약 j50옴)의_L 인덕턴스가 필요하며, 이 인덕터는 15GHz에서도 인덕터처럼 보여야 합니다.단, 일반적인 상용 820μH 인덕터의 자기공진 주파수는 1.8MHz에 가깝습니다.이는 4단계의 자기공진 주파수가 너무 낮습니다.^[3]

Johnson은 4개의 인덕터(330nH, 910nH, 18μH 및 470μH)를 ^[4]직렬로 사용하여 50kHz~1GHz를 커버하는 광대역 마이크로스트립 바이어스 티의 예를 제시합니다.그의 디자인은 상업용 바이어스 티에서 오려낸 것이다.그는 기생 요소 값, 시뮬레이션 결과 및 최적화된 구성요소 선택을 모델링했습니다.추가 구성요소의 장점을 보여주기 위해 Johnson은 Q 억제 없이 인덕터와 캐패시터만 사용하는 바이어스 티 시뮬레이션을 제공했습니다.Johnson은 시뮬레이션 및 실제 성능 세부 ^[5]정보를 제공합니다.Girardi는 Johnson의 디자인을 복제하고 개선했으며 추가적인 시공 ^[6]문제를 지적했습니다.

어플

바이어스 티는 DC 전원을 AC 신호에 삽입하여 원격 안테나 앰프 또는 기타 장치에 전력을 공급하기 위해 사용됩니다.통상, 동축 케이블의 수신 측에 배치되어 외부 전원으로부터 수전 장치에 흐르는 동축 케이블에 DC 전력을 전달합니다.바이어스 "T"는 디바이스 측 커넥터에 DC를 공급하는 피드 인덕터와 DC가 리시버에 통과하지 않도록 하는 블로킹 캐패시터로 구성됩니다.RF 신호는 차단 캐패시터만 직렬로 사용하여 한 커넥터에서 다른 커넥터로 직접 연결됩니다.내부 차단 다이오드는 역방향 공급 전압이 인가될 경우 바이어스 "T"의 손상을 방지합니다.

바이어스 티는 다양한 애플리케이션에서 사용되지만 일반적으로 2개의 개별 케이블을 사용하는 ^[7]것이 바람직하지 않은 리모트디바이스에 RF신호와 (DC)전원을 제공하기 위해 사용됩니다.신호에서 나오는 고주파가 공통 전원 레일로 누출되지 않도록 하기 위해 바이어스는 종종 포토다이오드(진공 및 솔리드 스테이트), 마이크로채널 플레이트 검출기, 트랜지스터 및 트라이오드와 함께 사용됩니다.반대로 전원장치로부터의 노이즈는 신호선에 표시되지 않습니다.기타 예는 다음과 같습니다.Power over Ethernet,^[8][9] 액티브 안테나, 저노이즈 앰프 및 ^[10]다운컨버터

일반 전화 서비스와 초기 마이크의 전화 회선에서는 바이어스 티 회선을 사용합니다(흔히 인덕터를 교체한 자이로 구성되어 있습니다).이것에 의해, 2개의 컨덕터만을 가지는 얇은 케이블이 시스템에서 디바이스로 전력을 송신해, 디바이스로부터 시스템으로 음성을 반송할 수 있습니다.최신 마이크는 종종 바이어스 티 회로와 매우 유사한 팬텀 전원 회로에 3개의 도체를 사용합니다.

건설

몇 가지 바이어스 티 디자인이 있습니다.

특정 구조

T의 수평 막대는 공기를 유전체로 하는 강성 동축 케이블에 기초하고 있습니다.radius 는, 보다 높은 모드를 허가하지 않고, 가능한 한 큰 값으로 선택됩니다.바이어스 "T"의 설계는 리모트디바이스에 전력이 공급되지만 기지국이나 수신기에 의해 인식되지 않는 것에 기초하고 있습니다.이를 위해 RF 출력 단자의 캐패시터를 사용하여 DC ^[11]전류에 대한 개방 회로를 효과적으로 만듭니다.착신 RF 신호 또는 안테나로부터의 RF 신호는 DC 전원의 출력입니다.이 바이어스 "T"의 프론트 엔드는 일반적으로 밴드패스 필터, 저노이즈 앰프 및 로컬 ^[11]오실레이터에 결합된 믹서로 구성됩니다.

콘덴서

어느 시점에서 중심 도체로부터 작은 슬라이스가 절단되어 캐패시터가 형성되어 저주파가 차단됩니다.이러한 종류의 콘덴서는 높은 주파수에서는 거의 보이지 않는다는 장점이 있습니다.주파수를 1MHz로 낮추려면 캐패시턴스를 늘려야 합니다.NPO와 같은 유전체는 캐패시턴스에 65의 계수를 곱합니다.콘덴서의 두께는 유전체의 전기적 파괴를 초래하지 않고 최소한으로 해야 합니다.이는 전기장의 피크를 피하기 위한 것입니다.이는 둥근 가장자리와 전극 사이에 돌출된 유전체를 가진 매끄러운 전극을 의미합니다(문 손잡이 설계).캐패시터 스택을 사용할 수 있지만 모든 캐패시터는 내부 도체의 표면에 접근해야 합니다. 왜냐하면 캐패시터가 다른 캐패시터 뒤에 숨겨져 있으면 높은 주파수가 보이지 않기 때문입니다. 왜냐하면 전기장이 높은 유전율을 가진 유전체를 통과하는 데 많은 시간이 필요하기 때문입니다.

코일

에어코어 또는 MnFeZn코어를 가진 가는 와이어로 이루어진 작은 코일은 캐패시터의 한쪽 측면의 내부 도체와 T를 하행하는 외부 도체 내의 포트를 접속한다.1GHz 이상의 주파수는 측면에서 코일에 부딪혀 코일 전체에 동일한 전계를 인가합니다.따라서 코일 내에서는 더 높은 모드가 들뜨지 않습니다.코일의 인덕턴스 때문에 중심 도체에서 포트로의 전류 누출은 거의 없습니다.이 포트에는 1MHz~1GHz의 주파수가 누출되기 때문에 외부 도체 외부에는 원뿔 모양의 코어가 있지만 다른 컴포넌트와의 간섭을 피하기 위해 하우징 내부에는 두 번째 코일이 있습니다.이 원뿔은 테이퍼형 송전선 변압기처럼 작동합니다.높은 임피던스로 시작하므로 많은 전력이 반영되지만 나머지는 코일을 따라 이동하며 저주파 포트로 약간의 누출이 발생합니다.

진동

콘덴서, 코일 또는 구성된 LC회로 내의 모든 진동은 유전체 및 코어에 의해 감쇠된다.또한 작은 코일은 진동을 더 감쇠하고 전송된 스펙트럼의 리플을 방지하기 위해 약 10Ω의 저항을 가져야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 다이플렉서

각주

레퍼런스

추가 정보

• Minnis, Brian J. (1996), Designing Microwave Circuits by Exact Synthesis, Artech House, ISBN 0-89006-741-4
• Minnis, B. J. (June 1987), "Decade Bandwidth Bias T's for MIC Applications up to 50 GHz", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, IEEE, 35 (6): 597–600, doi:10.1109/TMTT.1987.1133711

외부 링크

• Baylis, Charles; Dunleavy, Lawrence; Clausen, William (October 2006), "Design of Bias Tees for a Pulsed-bias, Pulsed-RF Test System Using Accurate Component Models" (PDF), Microwave Journal
• Hicks, Brian; Erickson, Bill (May 21, 2008), Bias-T Design Considerations for the LWA (PDF) (15MHz~115MHz 싱글 4.7μH 인덕터 설계)