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Transmission line (전송선)

 

신호가 전송되려면 즉 전류가 흐르려면 루프가 형성되어야 하고, 루프는 2 개의 도체로 구성이 된다. 두 도체 중에서 하나는 신호가 진행되는 경로(signal path)로 사용되고 다른 하나는 그 신호가 돌아오는 경로(return path)로 사용된다. 이 두 개의 도체가 일정한 기하학적 단면적을 계속 유지하고 있을 때, ‘전송선’ 이라고 부른다. 전송선은 두 도체 간에 일정한 단면적을 유지하기 때문에 임피던스가 항상 균일하다. 대표적인 전송선으로, 코엑시얼(동축) 케이블과 PCB의 마이크로스트립이나 스트립라인 같은 것들을 들 수 있다. 이런 것들은 동일한 단면적을 유지한다.

단면적이 균일한 두 개의 도체라고 해서 모두 전송선이라고 하지 않는다. 여기에는 하나의 조건이 붙는데, 그 도체를 통해 전달되는 신호가 보기에 그 도체가 충분이 길다고 느껴질 때에 전송선이라고 부른다. 충분히 길다는 것은 rise time의 1/6(1/4로 보는 사람들도 있다)보다 길을 때를 말한다. 핵심은 도체의 양 끝 단 즉, 신호의 출발지에서 도착지까지의 거리를 신호가 보기에 짧다고 느껴지면 전송선이 아니다. 거리가 짧다는 것은 두 위치가 서로 동기화 되어 있어 두 위치를 하나처럼 취급해도 된다는 의미이다.

 

  위 그림에서, 신호의 출발지와 목적지간의 거리가 t1 – t0 라고 하면, 두 곳의 거리는 가까워서 시간 축에서 볼 때 항상 거의 비슷한 amplitude를 갖는다. 신호의 레벨이 어떤 위치이든 비슷한 값을 갖는다. 이런 경우에는 출발지와 목적지를 잇는 도체의 임피던스는 전혀 중요하지 않다.

  반면에 출발지와 목적지의 거리가 t3 - t0 라고 하자. 이 때는 출발지와 목적지의 거리가 멀어서, 두 곳이 같은 값을 가질 수 없다. 목적지는 항상 t3 - t0 라는 시간차를 갖고 t0의 값을 반영하게 된다. 이 때는 impedance가 중요하다. 왜냐하면 impedance 균일하지 않으면, 목적지에서의 파형이 출발지에서 준 것과 달라질 수 있기 때문이다.

  따라서 전송선은 출발지와 목적지의 길이가 신호의 파장과 비교해서, 두 곳에서 동기 되지 않을 정도의 길이를 가진 impedance controlled conductor를 지칭하는 말이다.