RF 측정기(Spectrum Analyser 등)

 

1. RF 측정기 개념 및 상호 비교

   1.1 Oscilloscope

   1.2 Spectrum Analyser

   1.3 Network Analyser

   1.4 상호 비교

2. Spectrum Analyser의 용도

3. Spectrum Analyser의 안전한 사용 방법

4. Spectrum Analyser의 기본적인 조작

 

 

 

 

 

1. RF 측정기 개념 및 상호 비교

 - 고주파 신호의 분석과 측정에 흔히 사용하는 있는 측정기에는 Spectrum Analyser, Oscilloscope, Network Analyser 등이 있다

 1.1 Oscilloscope

    - 입력신호를 적당히 가공(증폭, 감쇠)하여 그 파형을 수평축은 시간, 수직축은 진폭으로 한 그래프를 CRT 화면상에 표시해주는 시간영역 측정기이고, 그 이용범위는 아주 넓음

    - 아날로그 오실로스코우프 구조

 

http://m.blog.naver.com/dolicom/10082897666

  1.2 Spectrum Analyser

    - 입력신호를 적당히 가공(증폭, 감쇠)하여 그 파형을 수평축은 주파수, 수직축은 진폭으로 한 그래프를 CRT 화면상에 표시해주는 주파수 영역 분석기임

 

    - 시간영역에서 측정 및 해석이 불가한 매우 복잡한 파형의 해석이 가능하고, Log 척도를 사용하는 넓은 다이내믹레인지를 가지고 있어서 아주 미약한 신호의 측정이 가능

    - 스펙트럼 분석기의 구성도

 

 

 

  1.3 Network Analyser

    - 미리 알고 있는 기준 신호를 고주파 시스템 회로의 입력에 인가하여 그 응답 특성을 주파수 영역에서 분석하는 측정기

    - 반사계수와 투과계수를 종합적으로 측정 가능

    - 방식에 따라 벡터 네트워크 아날라이저와 스칼라 네트워크 아날라이저로 구분됨

  1.4 상호 비교

측정기기	측정영역	용도	수평/수직축
Oscilloscope	시간 영역	신호의 파형 및 진폭의 측정	수평-시간 수직-진폭
Spectrum Analyser	주파수 영역	신호의 주파수 & 레벨 측정 주파수 대역폭 측정 고조파 및 spurious 측정	수평-주파수 수직-진폭
Network Analyser	주파수 영역	S parameters(Magnitude,Phase) Reflection & Transmission Input/Output impedance Radiation Pattern

2. Spectrum Analyser의 용도

 - 스펙트럼 아날라이저는 입력을 통하여 들어온 신호의 각 주파수 성분들을 분석하여 각 주파수별 신호의 크기를 표시하여 줌

 - 다음 항목의 측정에 응용되어 질 수 있음

  가. 각 신호의 주파수 & 레벨 측정

  나. 주파수 대역폭 측정

  다. 찌그러짐 측정(Distortion Measurement)

     - 상호변조(Inter-Modulation)

     - 고조파(Harmonics)

     - 변조도 & FM의 주파수 편이 측정

  라. 불요 방사신호(Sprious) 측정

  마. 송, 수신기 교정

3. Spectrum Analyser의 안전한 사용 방법

  - 측정할 신호의 레벨을 잘 모르는 경우에는 안전하게 사용하기 위한 몇 가지 방법이 있음

  - 항상 입력 감쇄기를 최대로 함  

  - 가능한 최대 기준 레벨로 함

  - 과조하게 큰 신호들이 화면에 나타나는지 주의깊게 살피면서 아날라이저의 입력단에 신호선을 시험적으로 접촉시켜봄

  - 신호선을 안전하게 연결한 후 화면의 가장 큰 신호가 기준 레벨에 일치하도록 기준 레벨을 줄여 나감

  - 파워미터를 가지고 있다면, 신호원을 아날라이저에 연격하기 전에 전력계를 이용하여 신호레벨을 점검함

4. Spectrum Analyser의 기본적인 조작

  - 기준 레벨(Reference Level)

  - 중심 주파수(Frequency)

  - 수평주파수 간격(Span/div)

  - RBW(Resolution Bandwidth): IF 필터의 대역폭

                                            RBW를 줄이면 신호 분해능을 높아지고 노이즈 레벨이 떨어지나 측정속도는 느려짐

  - VBW(Video Bandwidth Resolution) : Video filter의 대역폭  

  - Dynamic Range: 측정기에 입력되는 신호의 정확한 측정이 가능한 최대 레벨과 최소레벨간의 범위를 말함

                            최대 레벨은 내부 믹서단의 입력 감쇄기에 의해 결정되며, 최소 레벨은 RBW에 의해 결정

 

 

 

 

시간영역과 주파수 영역에서 정보통신 신호를 각각 관찰할 수 있는 측정기기를 설명, 두 영역에서의 신호를 연결하는 수학적인 방법을 설명

 

1. 개요

2. 오실로스코프

3. 스펙트럼 아날라이져

4. 측정기 비교

5. 두 영역에서의 신호를 연결하는 수학적인 방법

 

 

1. 개요

  - 정보통신분야의 신호는 시간이나 주파수 함수를 표현할 수 있음

  - 시간영역에서 신호를 분석할 수 있는 오실로스코프와 주파수영역에서 신호를 분석할 수 있는 스펙트럼 아날라이져가 있음

 

2. 오실로스코프

  - 오실로스코프는 시간에 따른 입력전압의 변화를 화면에 출력하는 장치

  - 오실로스코프는 관측하는 신호가 시간에 대하여 어떻게 변화하는가를 조사하는 것이 주목적

  - 보통 브라운관의 수직축에 신호의 크기를 Volt로, 수평축은 시간을 나타냄

 

3. 스펙트럼 아날라이져

 - 스펙트럼 아날라이저는 입력을 통하여 들어온 신호의 각 주파수 성분들을 분석하여 각 주파수별 신호의 크기를 표시하여 줌

 - 수평축은 주파수, 수직축은 진폭으로 한 그래프를 CRT 화면상에 표시해주는 주파수 영역 분석기임

 - 시간영역에서 측정 및 해석이 불가한 매우 복잡한 파형의 해석이 가능

 

4. 측정기 비교

측정기기	측정영역	용도	수평/수직축
Oscilloscope	시간 영역	신호의 파형 및 진폭의 측정	수평-시간 수직-진폭
Spectrum Analyser	주파수 영역	신호의 주파수 & 레벨 측정 주파수 대역폭 측정 고조파 및 spurious 측정	수평-주파수 수직-진폭

 

5. 두 영역에서의 신호를 연결하는 수학적인 방법

 - 시간영역의 신호를 주파수 영역으로 변화하는 알고리즘인 푸리에변환임.

 - 푸리에 변환은  알고리즘 구현의 복잡성 때문에 실제 구현 시에는 FFT알고리즘에 의해 시간영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 표현됨

  - FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 시간영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 표현됨

 

 

 - 적절한 입력 신호 레벨을 조정할 수 있는 가변 감쇄기 통과 후 LPF를 통과시켜 고주파 성분 제거함

 - 시간축에 입력되는 신호를 고속 Sampling 후 ADC를 거쳐 디지털화된 데이터를 FFT하여 주파수 영역의 데이터가 Display됨