오실로스코프를 사용하여 RF 테스트 - 오실로스코프가 RF 실험실에서 환영받을 수 있을까요? | 키사이트 Keysight

무선 주파수(RF) 커뮤니티의 기본적인 통념에 따르면 무선 송신기(Tx) 측정 시에는 신호 분석기를 사용하는 것이 좋습니다.

하지만 한 가지 문제가 있습니다.

현재 개발 중인 다수의 밀리미터파(mmWave) 기술이 신호 분석기가 직접 측정할 수 있는 범위보다 높은 대역폭에서 작동합니다. 또한 최근 급부상하고 있는 MIMO(다중 입력/다중 출력) 기술도 위상 코히어런트 및 멀티채널 분석을 필요로 합니다. 따라서 테스트 전략 및 방법에 변화가 필요합니다. 전 세계 모든 RF 엔지니어의 혼란을 초래하는 이 상황에서, 오실로스코프는 필수 RF 테스트 툴로 거듭날 준비를 마쳤습니다.

새롭게 등장하는 무선 mmWave 기술을 테스트하려면 다음 세 가지 특성을 갖춘 벤치 장비가 필요합니다.

• 신호의 물리적인 특성 캡처와 분석이 가능한 높은 입력 주파수 범위와 넓은 분석 대역폭
  
• 오류 벡터 크기(EVM), 스퓨리어스 없는 동적 범위 등 뛰어난 신호 무결성 사양
• MIMO 시스템을 처리할 수 있도록 긴밀한 시간 상호연관성을 지닌 다채널

이러한 테스트 요구사항과 관련해 차세대 오실로스코프 플랫폼이 어떻게 신호 분석기를 보완할 수 있을까요? 세 가지 고려사항을 각각 살펴보면서 그 방법을 알아보겠습니다.

고주파수 및 넓은 분석 대역폭 측정

일반적으로 무선 기술은 작은 대역폭 범위 내에서 작동합니다. 2 GHz 이상의 변조 대역폭을 분석해야 하는 상황이 점점 더 많아지고 있으며, 10 – 20 GHz의 대역폭에 대한 요구도 점차 증가하고 있습니다. 5G NR 및 WiGig와 같은 차세대 송신기 테스트를 예로 들어보겠습니다.

• 5G 테스트에는 약 5 GHz의 분석 대역폭이 필요합니다.
  
• 802.11ad와 802.11ay의 경우 각각 2.16 GHz와 4.32 GHz 너비의 채널을 가지며, 추후 6.48 GHz와 8.64 GHz 너비까지 지원할 예정입니다.

오래전부터 이러한 작업에 신호 분석기를 사용해 왔는데, 일반적으로 1 GHz 이하의 분석 대역폭 제한이 있습니다. 이러한 기술을 테스트하기 위해서는 설계자와 테스터가 믹서, 다운 컨버젼 등을 사용하는 굉장히 복잡한 신호 분석기의 설정을 필요로 합니다. 측정 정확도를 개선하고 설정 복잡성을 줄이면서 설계 일정이 순조롭게 진행될 수 있게 하려면 추가적인 mmWave 측정 옵션을 활용해 보십시오.

분석 대역폭 및 주파수 범위

고주파, 넓은 대역폭 측정 시, 가장 먼저 고려해야 할 사양은 계측기의 대역폭입니다. 여기에는 분석 대역폭과 주파수 범위가 포함됩니다. 분석 대역폭이란 계측기가 한 번의 수집에서 분석할 수 있는 주파수 범위를 의미합니다. 주파수 범위는 지정된 계측기에 대해 유효한 입력 주파수의 총 범위를 말합니다. 이제 오실로스코프가 어떻게 발전해 왔고, RF 설계자가 설계에 대한 통찰력을 얻는 데 있어 오실로스코프가 어떻게 도움이 될 수 있는지 살펴보겠습니다.

오실로스코프 VS 신호 분석기 — 분석 대역폭

오늘날의 오실로스코프 모델은 50 MHz의 저사양부터 고사양인 110 GHz까지 폭넓은 범위를 지원합니다. 또한 실시간 분석 대역폭을 제공하므로 DC부터 구매한 대역폭까지 측정이 가능합니다. 반면 신호 분석기는 수 Hz에서 110 GHz까지의 주파수 분석을 지원합니다. 오늘날 RF 신호 분석기의 일반적인 측정 범위는 25 MHz ~ 2 GHz입니다. 신호 분석기에서는 이러한 한계를 넘어서기 위해 주로 다운 컨버터와 외부 디바이스를 사용하지만, 그렇다고 해도 약 5 GHz의 분석 대역폭이 한계입니다. 디바이스와 케이블을 추가하는 것의 단점은 설정 시간과 고정의 복잡성이 증가해 신호 무결성이 영향을 받는다는 점입니다. 

오실로스코프 VS 신호 분석기 — 주파수 범위

오래전부터 신호 분석기를 RF 테스트에 널리 사용해 온 이유는 고주파수에서 저노이즈 측정이 가능하기 때문입니다. 신호 분석기를 사용하면 합리적인 가격으로 매우 높은 주파수 범위를 측정할 수 있습니다.

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