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I-Laboratory
고주파회로교실 ~ RFDH version ~ 목차 4. 비선형 특성 입력신호전력이 작은 영역(소신호 영역)에서는, 증폭기의 출력전력은 입력전력에 기울기 1로 정비례하여 늘어나게 됩니다. (이런 것을 선형적 - linear하다고 하죠) 입력전력과 출력전력의 비율이 그대로 전력이득 G 가 됩니다. 그런데, 입력 전력을 점점 더 크게 하다보면 비선형(Nonlinear)특성이 나타나기 시작합니다. 그래서 선형 영역에서의 이득값만큼의 뻥튀기된 출력 전력이 나오지 않게 됩니다. 단지 출력전력만 예상보다 줄어드는 상황이라면 (즉 이득이 점점 작아지는) 별 문제가 없을런지도 모릅니다. 하지만 이러한 비선형 동작으로 인해 증폭된 출력신호에 왜곡이 나타난다는 치명적인 문제가 발생하기 시작합니다. ◇ P1dB ◇선형 영역의 이득보다 이득이 1dB 떨어지는 지점의 출력전력 레벨을 P1dB (1dB Compression point)라고 부릅니다 P1dB를 넘어가면 이득이 급속히 떨어져서, 급기야 출력전력이 더 이상 늘지 않는 포화상태에 도달합니다. 결국 이득이 떨어진다는 의미는, 입력은 계속 증가하는데 출력이 그만큼 증가하지 못한다는 의미가 됩니다. ◇ Intermodulation(IM) ◇ 증폭기의 비선형 동작의 정도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 간단하게 관찰할 수 있는 것이 바로 위에서 설명한 P1dB입니다. 그 다음으로 중요하게 간주되는 측정값으로 일정한 주파수 간격으로 떨어진 두 개의 신호(사용하는 주파수 대역범위 내의 것으로)를 입력하는 방법입니다. 주파수 f1, f2의 2개의 신호를 증폭기에 입력하면 그 출력에는 증폭된 두신호 이외에, 상호변조에 의해 발생되는 m*f1 + n*f2 의 작은 새끼 신호가 발생합니다. 여기서 m+n을 상호변조(Intermodulation : IM)의 차수라고 부릅니다. <그림 6-4>에 상호변조에 의해 발생한 스펙트럼의 개요를 나타내었습니다.
<그림 6-4> 상호변조 <그림 6-5>에는 증폭기의 입출력 특성의 예를 나타내었습니다. (이득이 10dB인 경우)
<그림 6-5> 증폭기의 비선형 입출력 특성 ◇ IP3 ◇ 입력 전력이 점점 커지면 출력의 왜곡도 심해지면서, 상호변조 성분중에서도 특히 3차항이 두드러지게 커지게 됩니다. 이러한 상호변조에 의한 왜곡의 정도를, <그림 6-5>에 나타낸 것처럼 3rd Order Intercept Point (IP3)로 표현하는 경우가 많습니다. 이러한 IP3는 P1dB보다 대략 10~12 dB 큰 값을 가지게 됩니다. 다음 >> 5. Dynamic Range Copyright by I-laboratory & RF designhouse. All rights reserved. |