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오늘은 전자파 분야 중 스펙트럼 분석기의 교정에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

보다 광대해지는 통신관련 분야에서 광대역 주파수 분석과 전력의 크기를 분석해주는 스펙트럼 분석기는 빼놓을 수 없는 측정기들 중 하나입니다. 정밀하고 세심한 오차까지 측정하고 분석하는 당사의 교정 서비스를 체험해 보시기 바랍니다.

스펙트럼 분석기란 발생하는 주파수에 스펙트럼 성분에 따른 신호 크기를 표현하고 분석하는 기능이 내장된 장비입니다. 

장비에 따라 저주파 대역부터 고주파 대역까지 다양한 형태의 모델들이 있습니다.

          <핸드타입> / 출처: keysight 

<고정형타입> / 출처: keysight

주파수의 상태를 확인할 수 있는 장비들 중에는 오실로스코프가 있지만 이는 단일 파형의 시간 대비 진폭비를 확인할 수 있을 뿐입니다.

이와 달리, 스펙트럼 분석기는 특정 주파수 대비 진폭비를 설정된 주파수에 대한 설정으로 면밀히 분석할 수 있는 장비 입니다.

사용 용도에 따른 분석 기능으로는 주파수의 위치 및 크기, 대역폭과 왜곡(고조파, 고조파 왜곡) 전력의 크기, 신호 대 잡음비 등이 있습니다.

당사에서는 저주파(10 Hz)부터 고주파(40 GHz)까지 주파수의 정확도와 Span 조정에 따른 분해능 정확도, 대수눈금 정확도, 감쇠기에 따른 정확도, 잡음레벨 등 주파수가 가진 스펙트럼 특성을 면밀히 분석하고 있습니다.

먼저 측정을 시작하기 전 스펙트럼 분석기의 자체 교정(Self Calibration)을 수행해 줍니다.

장비의 종류가 워낙 많다 보니 자체 교정에 대한 명칭이 서로 다르기도 하고 기능이 없는 경우도 있습니다.

장비의 매뉴얼을 참조하셔서 Cal이나 Alignment와 같은 기능이 있다면 먼저 실행 후 측정을 시작해야 합니다.

진행시 내장된 Cal을 사용하거나 외부 Cal out 단자에 신호를 직접 입력하여 진행하는 방법이 있습니다.

<Self Calibration 결선 예시> / 출처:keysight manual 

스펙트럼 분석기에 기준 주파수 측정을 위해 출력단을 주파수 계수기의 입력단에 연결하여 기준 주파수의 정확도를 측정합니다.

스펙트럼 분석기에 기준 주파수를 사용할 경우, 장비 매뉴얼에 따라 충분히 예열할 것을 권장합니다.

장비에 따라 다르지만 대략 30분에서 1시간 정도 예열을 권장합니다.

<기준 주파수 측정 결선> / 출처:keysight manual

중심 주파수에 따른 정확도를 측정하는데 있어서 사용되는 기능으로는 Span 조정에 따른 중심 주파수 측정과 간격에 대한 오차 측정, Count 기능을 통한 분해능 1 Hz 까지의 측정, 주파수 분해능(RBW)에 대한 정확도 측정이 있습니다.

분해능은 인접한 신호를 개별적으로 분리하여 표시하며 대역폭은 필터의 peak 지점으로부터 양단에 3 dB 떨어진 2점의 주파수 간격으로 측정합니다.

<중심 주파수 측정 결선> / 출처:keysight manual 

출력되는 레벨의 크기를 분석할 때 Scale과 Reference Value를 조정하여 눈금과 Marker 기능을 통해 레벨값을 측정할 수 있습니다.

Marker 기능 사용시 Peak search 기능을 통해 최대 지점을 확인할 수 있습니다.

계단식 감쇠기를 연결하여 레벨값을 감쇠시키고 그에 따른 감쇠량을 측정하며 눈금에 대한 충실도를 확인할 수 있습니다.

<눈금 충실도 측정 결선> / 출처:keysight manual