마이크로파 대역에서 사용하는 전송선의 종류 비교

목차

1. 마이크로파 환경에서 전송선 선택이 중요한 이유
2. 실무에서 가장 많이 묻는 질문들
3. 동축 케이블의 장점과 한계
4. 마이크로스트립 라인의 사용 배경
5. 스트립라인 선택의 실무 기준
6. 코플래너 웨이브가이드의 강점
7. 금속 도파관이 필요한 환경
8. 전송선 간 성능 차이 비교 관점
9. 설계자가 실전에서 고려해야 하는 조언

서론

마이크로파 회로에서 전송선 선택은 단순한 신호 경로 설정이 아니라 손실·임피던스 정합·차폐·기생 성분·제조 공정까지 연결된 전체 시스템 성능의 핵심 요소로

 

마이크로파 대역에서 사용하는 전송선의 종류 비교

 

현재 AI 서버·레이더·위성통신·6G 연구가 가속화되면서 적절한 전송선 선택 능력은 RF 설계자의 경쟁력으로 직결된다.

1. 마이크로파 환경에서 전송선 선택이 중요한 이유

마이크로파 영역에서는 신호 파장이 짧아지면서 라인의 기생 요소가 회로 성능에 직접적으로 반영되고 같은 회로라도 어떤 전송선을 사용하느냐에 따라 삽입 손실, 차폐 수준, 전자파 누설, 제조 비용까지 모두 달라지기 때문에 제품 목적에 맞는 선택이 매우 결정적이다.

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2. 실무에서 가장 많이 묻는 질문들

Q: PCB 기반 전송선과 도파관은 어디서 갈라지나
A: 고출력·저손실·장거리 환경에서는 도파관, 복잡한 모듈 내부·소형 장비는 PCB 기반이 일반적이다.
Q: 마이크로스트립과 스트립라인 차이는
A: 차폐 구조, EMI 저항성, 제조 난이도, 손실 특성이 다르다.
Q: mmWave에서는 어떤 전송선이 더 적합한가
A: 빈도 높게 사용되는 CPW 또는 도파관 선택이 늘고 있다.

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3. 동축 케이블의 장점과 한계

동축 구조는 전자파가 내부 도체와 외부 실드 사이에만 존재해 누설이 거의 없고 제작이 비교적 간단하며 유연성이 뛰어나 장비 연결·시험용 케이블에 널리 쓰이지만 주파수 증가에 따라 손실이 급격히 커지고 길이가 길어질수록 성능 열화가 두드러져 장거리 고주파 전송에는 한계가 분명하다.

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4. 마이크로스트립 라인의 사용 배경

단일 금속면에서 동작하며 구조가 단순하고 제작이 용이해 RF·통신 모듈에서 가장 널리 선택되고 라우팅 자유도가 높아 대규모 시스템에서도 효율적이지만 상부가 개방되어 있어 EMI·방출 특성이 약하고 기판 손실이 커 mmWave 대역에서 성능 보존이 어렵다는 지적도 많다.

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5. 스트립라인 선택의 실무 기준

상·하 금속층 사이에 배치돼 완전 차폐에 가까운 구조이며 전자파가 내부층에서만 흐르므로 방출이 매우 적고 EMI에 강해 군사·항공·고밀도 시스템에 자주 쓰이며 반면 공정 난이도와 비용이 높아 PCB 제조 편차 관리가 어렵고 라우팅 유연성이 떨어진다는 측면이 항상 함께 고려된다.

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6. 코플래너 웨이브가이드(CPW)의 강점

신호 라인과 접지 라인이 같은 레이어에 존재해 라우팅 자유도가 높고 패키지·칩·기판 간 연결이 유리해 mmWave·안테나 매칭 네트워크에서 활용이 증가했으며 접지 구조 설계에 따라 특성 변화가 크기 때문에 설계 경험이 결과를 크게 좌우한다.

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7. 금속 도파관이 필요한 환경

아직도 고출력·장거리·초저손실이 요구되는 레이더·위성·군사 전송 시스템에서는 금속 도파관이 최적 선택이며 삽입 손실이 극히 낮고 전력 처리량이 높지만 크기·무게·제조 비용이 부담되어 콤팩트 요구가 큰 민수 제품에서는 제한적으로 사용된다.

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8. 전송선 간 성능 차이 비교 관점

동축은 다루기 쉽고 초기 설정이 편리하지만 손실이 크고, 마이크로스트립은 저비용·대량 생산에 적합하지만 방출 관리가 필요하며, 스트립라인은 차폐·성과가 우수하나 공정 난이도가 있고, CPW는 mmWave 적합성이 뛰어나지만 설계 경험이 중요하고, 도파관은 가장 뛰어난 손실 성능을 제공하지만 비용과 크기의 부담이 따른다.

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9. 설계자가 실전에서 고려해야 하는 조언

전송선 선택은 단일 정답이 아니라 제품 목적·출력·주파수·비용·기구 설계와 함께 종합적으로 판단해야 하고 특히 고주파수로 갈수록 손실·레이아웃·공진 구조의 영향이 크게 증가하므로 제조 편차와 실제 조립 구조까지 시뮬레이션에 반영하는 방식이 실전에서 가장 성공률이 높은 접근으로 평가되고 있으며 mmWave 시대에는 CPW·도파관·하이브리드 조합 방식이 빠르게 일반화되고 있다.

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결론

마이크로파 전송선 선택은 전자파 전달의 단순 매체가 아니라 시스템 품질을 좌우하는 핵심 요소로 전송선마다 손실·차폐·방출·공정 비용·부품 크기 등 장단점이 명확히 갈리며 사용 목적에 따라 최적 조합을 설계해야 한다. 특히 6G·위성·레이더·AI 서버 등 초고주파 응용 비중이 커지는 현재, 단일 방식이 아니라 복합 선택이 점점 중요해지고 있다.

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마이크로파 대역에서 사용하는 전송선의 종류 비교 요약표

전송선 종류, 장점, 한계

 

동축	차폐 우수, 유연성, 사용 편리	고주파 손실 증가
마이크로스트립	저비용, 라우팅 자유, 생산 용이	EMI·손실 증가
스트립라인	차폐·EMI 강함	공정 난이도·비용
CPW	mmWave 적합, 패키지 연결 유리	설계 민감도 큼
도파관	초저손실·고출력	크기·무게·비용 부담