회로 설계 : 기초부터 실무까지!

통신 시스템에서 수신기는 송신기로부터 송출된 신호를 수신하기 위해 꼭 필요한 부품입니다. 이미 제작된 수신기 상용품을 가져다 쓰시는 분도 계실거고, Receiver front end IC를 직접 설계하는 분도 계실텐데 이 때 고려해야할 수신기의 가장 중요한 스펙은 무엇일까요? 물론 여러가지 고려해야할 스펙들이 많지만 그 중 가장 중요한 스펙은 Sensitivity(수신감도)일 겁니다. 이 Sensitivity를 MDS(Minimum Detectable Signal)라고 부르기도 합니다만 여기서는 Sensitivity로 지칭하도록 하겠습니다. Sensitivity란 신호를 감지할 수 있는 최소 신호의 세기를 의미합니다. 예를들어, 어떤 수신기의 Sensitivity를 RMS 값으로 -90dBm이라고 할 경..

RF 신호를 다루다 보면 고조파 또는 Harmonics라는 말을 참 많이 듣습니다. 고조파의 의미는 정말 단순합니다. 사용하는 신호 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배.. 와 같이 정수배에 해당하는 주파수의 신호성분을 뜻합니다. 전자회로는 반도체 소자들로 이뤄져있고, 반도체 소자들은 물리적인 특성상 항시 고조파 성분을 포함하고 있습니다. 예를들어 어떤 전자 장비에서 2.4GHz의 신호를 송신하면 4.8GHz(2배), 7.2GHz(3배), 9.6GHz(4배)...의 고조파성분이 스펙트럼 어널라이저로 측정 됩니다. 이런 고조파 성분은 원치 않는 노이즈를 만들어내기 때문에 수신기 입장에서 수신률을 떨어뜨리는 요소가 됩니다. 물론 고조파 성분은 원래 신호 주파수의 2배, 3배, 4배...에 해당하기 때문에 필터..

앞서 S parameter의 개념과 네트웍 어널라이저를 사용하여 S parameter를 어떻게 활용할 수 있는지에 대해 간단하게 살펴보았습니다. (내용이 궁금하신 분은 아래 링크를 클릭해 주세요) 2024.01.23 - [RF] - #24-1. S parameter (S 파라미터) 쉽게 이해해보자 이제 S parameter와 네트웍 어널라이저에 Smith chart를 더하여 매칭하는 방법에 대해 좀 더 구체적으로 알아보도록 하겠습니다. 그림 1과 같이 통신 모듈 IC의 입력 임피던스는 일반적으로 50ohm으로 설계되지만 PCB 라인의 기생 인덕턴스와 캐패시턴스로 인해 50ohm에서 약간 벗어나 있습니다. 50ohm에서 얼마나 벗어나 있는지 확인하려면 PCB의 기생 인덕턴스와 캐패시턴스 성분을 계산해야하는..

S parameter는 RF에서 굉장히 많이 사용되는 개념입니다. 처음 S parameter를 접하는 분들에겐 생소하기 때문에 다소 어렵게 느껴질 수도 있지만 개념 자체는 정말 정말 간단합니다. '입력 신호에 대한 출력 신호의 비율' 로 한마디로 정의할 수 있을만큼 매우 간단한 개념입니다. 그림 1과 같이 S parameter는 2 port 회로 시스템에서 강력한 해석 방법을 제공하며, 포트1과 포트2 사이의 신호 전달에 따라 S11, S21, S12, S22로 표기합니다. S parameter의 아래첨자는 포트 번호를 의미하는 것으로 뒷자리에서 앞자리로 신호 전달이 일어나는 것을 의미합니다. 예를들어 S21은 포트1에서 포트2로의 신호전달을 의미하고, S11은 포트1에서 포트1로 반사되어 들어온 신호전..

우리는 전기 신호의 크기를 전력이라고 부르고 단위로는 W(Watt)를 사용합니다. 어떤 충전기의 출력 전력이 10W라고 한다면 단위 시간동안 10W만큼의 전력을 생산해낼 수 있다는 뜻이죠. 이렇듯 전력을 표기할 때 일반적으로는 W(Watt) 단위를 사용하지만 광범위한 범위를 표현할 때는 다소 불편한 점이 있습니다. 이해를 돕기 위해 예를 들어 봅시다. 어떤 스피커의 출력 신호의 크기 범위가 10nW부터 1kW까지라고 하고, 10nW부터 1kW까지 볼륨을 점차 높인다고 하면 그림 1과 같이 표현할 수 있습니다. 하지만 그림 1에서 굉장히 많은 지면을 할애했음에도 불구하고 160nW까지 밖에 표시하지 못합니다. 이렇듯 수치상 광범위한 범위를 선형 스케일로 표현하기가 매우 어렵기 때문에 우리는 dB 스케일(로..

앞서 #8 전송선로란? 임피던스 매칭? :: 아날로그 회로 설계 (tistory.com)에서 전송선로의 개념에 대해 알아보았습니다. 그리고 반사계수와 투과계수를 임피던스 매칭과 연관지어 설명하였습니다. 요약하면 반사계수가 0이면 임피던스 매칭이 되어 최대 전력을 전송할 수 있습니다. 그러면 항상 임피던스 매칭을 하는게 좋은걸까요? 전력 관점에서 봤을 때는 맞지만 전압 관점에서 보면 반사계수가 0인 것 보다 1인게 더 좋습니다. 반사계수가 0일 때, 투과계수는 1이지만 반사계수가 1일 때, 투과계수는 2가 되니까요. 즉, 부하저항이 무한대인 케이스에 해당하는데 이 때 전압은 최대가 되지만 무한대의 임피던스를 통해 전류가 흐를 수는 없죠. 따라서 전류는 0이 됩니다. 전력은 V·I 이므로 전력 또한 0이 되..

전송선로란 무엇일까요? 전자공학을 전공한 분들은 굉장히 많이 들어보셨을 거에요. 하지만 이게 도무지 뭘 말하는건지 졸업할 때 까지도 잘 이해가 안되는 분들이 많을거라고 생각합니다. 저 또한 그랬구요. 전송선로 라고 하니 뭔가 신호가 흐르는 구리같은 도체를 선으로 만들어 놓은건가 싶기도 하고, 그림 1과 같이 R, L, C를 이용해서 회로가 구성되어 있는걸 보면 어떤 선을 회로적으로 모델링한건가? 싶기도 할 겁니다. 다 맞는 말이에요. 하지만 어렴풋이 느낌은 있지만 잘 와 닿지는 않을 거라고 생각 합니다. 굉장히 어렵죠! 사실 전송선로를 이해하기 위해서는 약간의 전자기장에 대한 개념을 갖고 가야 합니다. 전자기장이라고 하면 멕스웰 방정식부터 생각나면서 보기도 싫은 분들이 많을거라 생각합니다만, 그런 복잡한..