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벡터 네트워크 분석기의 측정 대상이 되는 "DUT"(Device Under Test) 는 하나 이상의 Port 로 구성되어 있는 것이 일반적입니다.
따라서 벡터 네트워크 분석기는 DUT 의 한 쪽 Port 에 신호를 인가하고, 동일 Port 에서 반사 및 흡수된 신호나, 다른 쪽 Port 로 통과되어 나오는 신호를 측정하여, 일명 "S-Parameter" 의 형태로 측정 결과를 표현할 수 있게 됩니다.
Calibration 과 Fixture Compensation
일반적인 DUT 의 Port 는, N type 또는 SMA 와 같은 Coaxial 커넥터 형태로 이루어져 있기 때문에 측정 케이블과 직접 체결할 수 있으며, 동일 커넥터 타입의 Calibration Kit 를 이용하여 Calibration 을 진행할 수 있습니다.
Calibration 이라 함은, 보다 정확한 측정을 위해 벡터 네트워크 분석기의 Port 에서, DUT 의 Port 까지의 영향을 제거하는 필수 절차이며, 일반적으로 측정 케이블의 영향을 제거 하는 것이 이에 해당됩니다.
그러나 SMD 타입과 같이 측정을 위한 Port를 제공하지 않는 DUT의 경우, 어떻게 정확한 Calibration 과 측정을 할 수 있을까요 ?
이 경우 측정 케이블의 체결을 위한 Test Fixture 를 별도로 활용할 수 있습니다. 우선 측정 케이블 종단까지만 Calibration 작업을 진행한 후, 케이블에서 DUT까지의 Fixture 는 별도의 추가적인 보상 작업을 진행하게 됩니다. 이러한 작업을 "Fixture Compensation" 이라고 하며, 다양한 Fixture Compensation 방법 중 오늘 포스팅 내용에서는 "De-embedding" 방법에 대해 설명드리고자 합니다.
De-embedding
Fixture Compensation 에는 다양한 방법이 있지만, "De-embedding" 은 S-Parameter 측정 결과를 활용하기 때문에, 기존 방법 대비 가장 정확한 보상 방법으로 알려져 있습니다.
최근 5G NR, 6G 와 같은 고주파 대역을 지원하는 DUT 의 보다 정확한 측정을 위해, De-embedding 의 활용성이 증가하고 있으며, PCIe 나 USB 와 같은 고속디지털통신인터페이스의 정확한 Signal Integrity 분석을 위한 분야까지 활용 범위가 확대되고 있습니다.
De-embedding 방법
De-embedding 은 앞서 설명한 Fixture Compensation 을 위한 작업을 의미하면서, 동시에 Test Fixture 의 S-Parameter 측정 결과를 통해 DUT의 특성만 분리하는 수학적 알고리즘을 의미하기도 합니다. 즉, De-embedding 기능을 제공하는 제조사마다 해당 알고리즘 구현 방식은 상이할 수 있으며, 원하는 측정 구성 및 주파수 대역에서 보다 신뢰성있는 De-embedding 결과 도출을 위해, 충분히 검증된 솔루션의 선택이 중요합니다. 이에 따라 R&S 의 벡터 네트워크 분석기에서는 "ISD", "EZD", "SFD" 3가지의 검증된 De-embedding 솔루션을 제공하고 있으며, 필요에 따라 원하는 솔루션을 선택하여 사용할 수 있는 기능을 제공합니다.
De-embedding 의 방법으로는 해당 알고리즘을 제공하는 별도 PC S/W Tool 을 사용하는 방법과, 벡터 네트워크 분석기에 내장된 S/W 기능을 활용하는 방법이 있습니다. 벡터 네트워크 분석기를 활용하는 방법은 Test Fixure 측정과 동시에 De-embedding 을 수행할 수 있기 때문에, S-parameter 측정 결과 파일을 다시 별도의 PC 로 옮길 필요가 없다는 장점이 있으며, 특히 R&S 벡터 네트워크 분석기에서는 직관적으로 재구성되어 있는 UI 를 활용하여 보다 쉽고 편리하게 De-embedding 을 진행할 수 있습니다.
De-embedding 절차
De-embedding 의 가장 대표적인 방식으로는, Test Fixture 상 DUT 좌우의 "Lead-in" 및 "Lead-out" 만으로 이루어진 Test Coupon 을 추가 모델링하여 활용하는 "2x Thru" 방식이 있습니다.
2x Thru Test Coupon 은 위 그림과 같이 Fixture 에서 마치 DUT 만 제거된 형태와 같으며, Fixture 와 Test Coupon 의 특성이 동일할수록 보다 정확한 De-embedding 결과를 얻을 수 있습니다.
R&S 벡터 네트워크 분석기를 활용한 De-embedding 의 절차로는, 먼저 테스트하고자 하는 다양한 형태의 DUT 와 Test Coupon 을 선택한 후, DUT 가 포함된 Test Fixture 와 Test Coupon 을 차례로 측정하여 결과 데이터를 Touch stone (*.snp) 파일로 저장하게 됩니다. 미리 측정된 Touch stone 파일이 있다면 측정 대신 해당 파일을 로딩하여 진행할 수도 있습니다. 해당 절차를 마치면 최종적으로 저장된 측정 결과에 De-embedding 알고리즘을 적용하는 절차를 통해, DUT만의 S-Parameter 특성을 간단하게 추출할 수 있게 됩니다.
이러한 De-embedding 솔루션은 R&S 벡터 네트워크 분석기 ZNB, ZNA 모델을 통해 만나보실 수 있으며, 이상으로 포스팅을 마치겠습니다.
작성자 : 로데슈바르즈코리아 기술지원팀
