RIGOL 스펙트럼 분석기를 활용한 PLL 분석

안녕하세요. 공대후요미입니다 :)

오늘은 Phase Locked Loop, 위상 고정 루프, PLL을 스펙트럼 분석기를 이용해서 분석하는 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다!

대부분의 분들이 잘 아시겠지만, PLL을 측정하는 방법에 대해 알아보기 전에 PLL이 무엇인지 간단히 알아보도록 하겠습니다.

 

PLL은 Phase Locked Loop의 약자로 말만 그대로 해석해 보면 위상을 고정해주는 루프라는 의미로 받아드릴 수 있습니다. 즉 파형의 위상을 고정해준다 정도의 의미로 파악할 수 있을 것 같습니다.

Digital clock을 이용하는 디지털 신호 전송을 할 때, 들어오는 신호가 0인지 1인지 명확히 구분하려고 한다면, 0과 1을 구분해 줄 수 있는 범위가 우선 명확해야 합니다. 이 말은 다시 이해하면, 하나의 클럭이 시작되고 끝나는 지점이 명확해야 한다는 의미로 이해할 수 있습니다.

하지만, 우리가 RF를 이용해서 신호를 송수신 할 때 신호 경로에 따라 신호 delay가 생기고 위상이 변하기 때문에, 수신 하는 측에서는 어떤 포인트가 시작점이고 어떤 포인트가 끝점인지 명확히 알기 어려워 집니다. 이럴 때,클럭의 시작과 끝을 정확히 맞추어 주는, 어려운 말로는 Synchronization, 동기라고 하는 것이 필요하게 됩니다. 그래서 한 주기의 시작과 끝을 맞추어 주어 들어오는 신호가 어떻게 들어오던 위상(phase)을 고정(lock)하는 PLL이 필요하게 되는 것입니다.

즉, RF에서 PLL의 역할은 주파수원이 흔들리지 않게 해주고, 주파수원을 정확하게 가변해주도록 합니다.

이런 PLL이 정상적으로 만들어졌는지 확인하기 위해 Spectrum Analyzer를 통하여 이 소자를 테스트하게 됩니다.

 

RSA5000 Series는 100% POI(Probability of Intercept)와 7..45ms의 짧은 신호도 측정할 수 있는 성능을 가졌기 때문에 위상 고정 루프(PLL, Phase Locked Loop)를 테스트하기에 좋은 장비입니다.

RSA5000을 이용하면 locking speed를 설정할 수 있으며, 다음과 같이 주파수가 가변되는 두 신호가 정상적으로 잘 나오는 지 테스트할 수 있습니다.

 

또한 RTSA에서 Spectrogram 모드를 사용하면 원하는 주파수에서 신호가 고정되기 전에 얼마나 울리는 지(ringing 하는 지), 그리고 가변될 주파수로 갈 때 시간이 어느정도 소요되는지, PLL이 lock되는데까지 얼마나 시간이 걸리는 지 등을 marker로 찍어서 확인할 수 있습니다.

 

그리고 RSA5000의 RTSA의 PVT, Normal 모드를 사용하면 PLL의 locking event를 시간 축 도메인에서 확인할 수 있으며, 동시에 주파수도메인에서는 어떻게 이벤트가 나오는 지 또한 확인할 수 있습니다. 이렇게 하면 두 switching 되는 RF 신호 사이에 switching time이 얼마나 걸리는 지 확인할 수 있습니다.

 

RSA5000의 여러가지 모드가 이처럼 PLL의 ringing하는 정도, switching time, locking event의 정보 등을 쉽게 확인할 수 있도록 지원하기 때문에 PLL을 테스트하는 좋은 장비로 사용될 수 있음을 확인하실 수 있습니다.