로이엔텍 - VNA를 이용한 Mixer 측정 솔루션 - Part 1. Scalar Mixer 측정

 

안녕하세요! 이번 컨텐츠 시리즈에서는 RF 시스템에서 핵심적인 역할을 하는 Mixer 측정 솔루션에 대해 소개해드리겠습니다.

Mixer의 주요 기능은 신호를 원하는 주파수로 변환하는 것이며 즉, 주파수를 업컨버팅 하거나 다운컨버트하는 것입니다. 따라서 이러한 변환된 주파수의 기준에 따라 RF 시스템 설계가 진행되기 때문에 Mixer에 대한 성능 측정 및 테스트가 필수적이라고 할 수 있습니다. 따라서 Mixer를 보다 손쉽고 빠르게 측정할 수 있는 계측 솔루션으로 Vector Network Analyzer(VNA)가 활용되고 있으며 이러한 VNA 를 이용하여 Mixer 를 측정하는 솔루션에 대해 설명드리겠습니다.

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Scalar Mixer 의 주요 측정 항목

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Mixer의 측정 항목으로는 크게 Scalar Mixer 측정 항목과, Vector Mixer 측정 항목으로 나뉘게 됩니다. 이번 Part1. 에서는 Scalar Mixer 측정에 대해 다룰 것이며, 주요 측정 항목으로는 Conversion Loss, Isolation, Reflection, Compression Point, Intermodulation, Noise Figure 등이 있습니다.

그림1) Scalar Mixer 주요 측정 항목

 

 

Scalar Mixer 측정 예시

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먼저 Scalar Mixer 측정에 가장 많이 활용되는 로데슈바르즈 VNA로는 ZNB3000 모델과 ZNA모델이 있으며, 오늘은 ZNB3000을 이용하여 직접 Scalar Mixer를 측정하는 화면을 보여드리겠습니다.

시작하기에 앞서 해당 Mixer 측정은 ZNB의 4 Port 및 내부 2nd LO Source가 있을 때를 기준으로 측정하였음을 참고해 주시길 바랍니다.

오늘 측정할 Mixer는 ZM-ZM292 모델로 보통 Mixer Calibration 을 목적으로 사용되는 Mixer입니다.

 

 

R&S®ZN-ZM292 교정용 믹서

 

측정할 Mixer 의 Specification 확인

아래는 Mixer의 Spec으로 해당 ZM292 Mixer는 넓은 범용성을 가져갈 수 있도록 Configuration을 2 가지로 사용할 수 있습니다.

오늘은 Configuration B를 사용하여 범위 내의 임의의 주파수 범위를 선택하여 RF를 Down Conversion 시키는 Mixer로서 측정을 진행하겠습니다.

 

그림2) ZM292의 Configuration

 

그림3) ZM292의 Port 별 사용 가능 주파수 범위

 

 

Mixer의 X1, X2, X3 Port에서 사용 가능한 평가하고자 하는 임의의 주파수를 설정해 보겠습니다. RF는 12~15GHz, LO는 10GHz로 한다면 아래가 최종적으로 평가하고자 하는 Spec 이 되겠습니다.

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• RF : 12 GHz ~ 15GHz (-10dBm)
• LO : 10 GHz (15dBm)
• IF : 2 GHz ~ 5GHz(-10dBm)

그림4) ZM292의 Electrical data

 

 

Mixer 측정을 위한 ZNB3000 설정

측정을 위해서 먼저 VNA의 Channel Config 메뉴에서 Mixer Mode Tab에서 Mixer Meas Wizard 메뉴로 진입한 후 아래의 정보들을 입력 및 설정해 줍니다.

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• 1번. RF, IF, LO로 사용할 Port 지정
• 2번. Start Frequency, Stop Frequency, LO Frequency 입력
• 3번. RF, IF, LO 의 Power 입력

 

그림5) Mixer Meas Wizard 진입 화면

그림6) Mixer Wizard 내 Mixer Port 설정 및 주파수 설정 화면

 

 

그림7) RF, IF, LO 단의 Power 설정 화면

 

다음으로는 Mixer에서 측정하고자 하는 파라미터를 선택해 줍니다. ZNB3000에서는 Conversion Gain, RF Reflection, IF Reflection, RF Isolation 등 Scalar 측정만 가능합니다.

 

그림8) Mixer의 측정 파라미터 설정 화면

 

이제 마지막으로 Calibration을 진행해 주어야 하는데요 Mixer 측정 시에는 Power Calibration과 같이 진행하는 SMARTer Calibration으로 진행하기 때문에 Power Sensor 또한 필요합니다. Calibration 은 아래서 보듯이 Auto Cal Unit, Manual Cal 방식 두 가지를 선택하여 진행할 수 있습니다.

 

그림9) Calibration 방식 선택 화면

 

Calibration 방식 별 Calibration 진행

Cal Unit 방식 선택 시 4 Port 기준 2 Step으로 Cal을 완료할 수 있습니다. 만약 Calibration 설정에서 Source Leveing 을 선택한다면, Mixer에 모든 Port 들이 연결되었을 때를 기준으로 Leveling 한 번 더 진행하기 때문에 더욱 정밀한 측정이 가능합니다.

 

 

그림10) Auto Cal 진행 시 Calibration 및 Power Sensor 측정 화면

 

그림11) Source Flatness 설정 및 측정 진행 화면

 

 

Manual Calibration 선택 시 Manaul Calibration Kit에 각각의 표준을 연결하면서 Calibration을 진행주시면 됩니다.

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그림12) Manual Cal 선택 시 Calibration 진행 화면

 

 

Calibration까지 완료한다면 Wizard에서 선택했던 Parameter 나타나는 것을 측정할 수 있고 Mixer의 Conversion Loss, Isolation, Reflection 특성이 어떠한지 확인하실 수 있습니다.

 

그림13) Calibration 완료 후 최종 파라미터 측정

 

ZNB3000 Mixer 측정의 장점

지금까지의 블로그 내용에서 볼 수 있듯이 저희 로데슈바르즈의 VNA는 Mixer 측정 시 Wizard 기능을 이용해 매우 쉽게 설정할 수 있고 SMARTer Calibration 을 통한 측정의 정확성, 간소화된 Calibration Step으로 매우 빠르게 측정을 진행할 수 있는 등 매우 다양한 장점들을 보유하고 있습니다.

또한 LO Type인 Embbeded Type 인 Mixer 이더라도 저희 ZNB3000에서는 LO Type을 Embedded로 선택하여 측정이 가능합니다.

 

 

그림14) Embedded LO 설정 및 파라미터 측정

 

이상으로 지금까지 Salar Mixer 측정 항목과 ZNB3000 모델을 활용한 측정 방법에 대해서 소개 드렸으며, 다음 Part 2.에서는 Vector Mixer 측정 항목과 ZNA 모델을 활용한 측정 예시를 소개해드리겠습니다. ZNB3000 모델에 대한 보다 자세한 사항은 아래 링크를 통해 확인하실 수 있습니다. 이상으로 블로그 포스팅을 마치겠습니다.

 

 

R&S®ZNB3000 벡터 네트워크 분석기

 

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작성자 : 로데슈바르즈 코리아 기술지원팀

이메일 : blog.kr@rohde-schwarz.com

 

출처- https://blog.naver.com/rohdeschwarzkorea/224127996776

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