로이엔텍 - VNA를 이용한 TDR 측정 - Part 2. TDR의 Band Pass Mode와 Low Pass Mode

 

안녕하세요! 이번 내용은 TDR Part 1에 이어, Part2 부분으로 이번 포스팅을 읽기 전에 아래 Part 1 내용을 참고하시면 이해하시는데 더욱 도움이 됩니다.

 

 

VNA를 이용한 TDR 측정 / Part 1. TDR 측정의 원리

 

Time Domain의 Band Pass Mode와 Low Pass Mode

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지난 Part 1에서는 블로그의 마지막 내용으로 Time Domain 활성화 시 type을 Band Pass Mode, Low Pass Mode를 선택할 수 있고 각각에 대해서 간단히만 설명을 드렸었는데요, 이어서 좀 더 세부적인 Band Pass, Low Pass Mode의 차이점과 Low Pass 설정 시 추가적으로 설정하여야 하는 사항들과 그 이유에 대해서 말씀드리겠습니다.

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Band Pass Mode

DUT(측정 대상 장치)의 주파수 응답이 DC(0 Hz) 값 및 Low Band 주파수를 포함하지 않고 특정 주파수 대역에 대해서 특성을 보기 위한 경우에 사용되는 시간 영역 변환 모드입니다. Filter, 안테나와 같이 특정 주파수 대역폭을 가지거나 DC 값 및 Low Band 이상의 주파수 대역에서만 평가가 필요한 측정 대상의 경우 해당 Mode를 사용하여 Time Domain을 이용한 평가를 진행할 수 있습니다.

 

그림1) Band Pass Mode 예시 이미지

 

Low Pass Mode

Low Pass Mode는 위의 Band Pass Mode와 다르게 DC(0Hz) 값을 포함하여 특정 주파수(f_stop)까지의 특성의 결과를 Time Domain으로 나타내는 것으로 주파수 특성과 DC 값 및 이미지를 포함한 평가가 필요할 때 사용합니다. 그렇기 때문에 측정 대상의 예시로는 PCB, 커넥터, DC 값의 특성을 가지고 있는 케이블 등이 측정 대상에 해당됩니다.

그림2) Low Pass Mode 예시 이미지

 

 

Low Pass Mode 설정

Low Pass Mode를 사용하기 위해서는 몇 가지 조건이 있습니다. 위 그림을 다시 보면 DC부터 f_start 까지는 Calculated values로 되어 있고 Negative 영역에는 Image of Positive Value라고 되어 있는데요, Calculation 된 값 혹은 Image 값이기 때문에 이 값들을 도출하기 위해서 Harmonic Grid (등간격 배열) 맞추어 Countinuos Extrapolation를 On 하여 DC 값에 대한 계산 값까지 얻어내야 합니다.

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아래 그림에서 보듯이 Harmonic Grid를 맞추기 위해서는 Point 사이마다 주파수의 간격(Delta f)이 같아야 하며, Start 주파수와 주파수의 간격(Delta f)이 같아야 합니다.

 

 

 

그림3) Harmonic Grid를 위한 주파수 간격 예시

그림4) Harmonic Grid를 위한 주파수 Start, Stop 조건 예시

그림5) 정렬된 Harmonic Grid 예시

 

VNA에서 Low Pass Mode를 활성화하여 TDR 측정을 하기 전에 이러한 Harmonic Grid을 사전 정렬할 수 있는 팁으로는, 사전에 Start Frequency와 Freqeuncy Step Size를 같거나 배수로 설정하는 것입니다. 이러한 방식으로 사전에 측정 주파수 범위를 세팅하고 Low Pass Mode 를 사용하여 타임도메인으로 변경한다면 변환 과정에서 Harmonic Grid 를 맞추기 위해 주파수 범위를 변경하는 현상을 사전에 방지할 수 있습니다.

 

그림6) VNA에서 Start Frequency, Frequency Step Size를 동일하기 10MHz 로 설정

 

 

그 다음 두 번째로는 Time Domain을 On 해주고 후에 사용할 Low Pass Mode를 선택합니다.

그림7) Low Pass Mode 선택

 

마지막으로 Low Pass Setting에서 Automatic Harmonic Grid, Continous Extrapolation을 순서대로 On 해줍니다.

그림8) Harmonic Grid 및 Continous Extrapolation 활성화

 

 

만약 Start Freqeuncy와 Freqeuncy Step Size 가 정렬 되어 있지 않거나, AutoAutomatic Harmonic Grid가 비활성화되어 있을 시 'Current frequency grid is not harmonic. Change via Low Pass Settings'라는 에러가 발생을 통해 정상적인 세팅이 진행되지 않았음을 유저에게 알려줍니다. 또한 Continous Extrapolation 기능이 비활성화 됩니다.

 

그림9) Harmonic Grid 불일치 시 발생 에러 및 Continous Extrapolation 비활성화

 

Mode 설정에 따른 측정 결과 차이

아래는 그림10)은 Band Pass와 Low Pass 사용 시 결과값에 예시로, 초록색 Trace는 Part 1에서 설명드린 Low Pass를 Step 방식으로 사용했을 때의 결과의 예시이며, 아래 그림에서 보듯이 같은 주파수에서 측정이더라도 어떤 Mode 사용했느냐에 따라 나타나는 Impulse 반응이 다를 수 있습니다. 그렇기 때문에 먼저 측정 대상이 무엇인지, 측정하고자 하는 특성이 무엇인지 등 여러 요인들을 고려하여 설명드린 각 Mode를 선택 후 Time Domain 측정을 진행해야 합니다.

 

그림10) Band Pass, Low Pass 측정 결과 차이 예시

지금까지 TDR Part 2내용으로 Time Domain에서 사용되는 두 가지 Mode Band Pass 와 Low Pass에 대한 설명 Low Pass Mode로 사용 시 필요한 조건 및 설정들에서 설명을 드렸습니다. 이상으로 블로그 포스팅을 마치겠습니다.

작성자 : 로데슈바르즈코리아 기술지원팀

이메일 : blog.kr@rohde-schwarz.com

출처 - https://blog.naver.com/rohdeschwarzkorea/224126534275

 

 

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