TG(Tracking Generator)란 무엇인가? 스펙트럼 분석기 TG의 원리와 활용
스펙트럼 분석기는 외부에서 입력되는 RF 신호를 주파수 영역에서 확인하는 대표적인 계측 장비입니다. 하지만 실제 RF 측정에서는 단순히 신호를 관찰하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다.
필터가 원하는 주파수만 통과시키는지, 케이블을 통과하면서 신호가 얼마나 줄어드는지, 증폭기의 Gain이 주파수에 따라 어떻게 달라지는지 확인하려면 DUT에 직접 신호를 입력하고 그 결과를 측정해야 합니다.
이때 활용할 수 있는 기능이 바로 Tracking Generator, 줄여서 TG입니다. 이번 콘텐츠에서는 TG의 기본 개념과 동작 원리, 주요 활용 분야, RF Signal Generator 및 VNA와의 차이를 자세히 알아보겠습니다.
스펙트럼 분석기는 기본적으로 신호를 받는 장비입니다
일반적인 스펙트럼 분석기는 기본적으로 Receiver 개념의 장비입니다. 외부에서 입력되는 신호를 받아 주파수별 크기를 분석하는 역할을 수행합니다. 따라서 대부분의 스펙트럼 분석기에는 RF Input 포트가 있지만, 기본 구성에서는 RF 신호를 직접 출력하는 기능이 없는 경우가 많습니다. 그러나 실제 RF 시스템을 개발할 때는 입력 신호를 관찰하는 것보다 DUT에 신호를 인가한 뒤 출력이 어떻게 달라지는지 확인해야 하는 상황이 자주 발생합니다.
- 필터가 원하는 주파수 대역을 통과시키는지 확인
- 케이블을 통과하면서 신호가 얼마나 감쇠되는지 확인
- 증폭기의 Gain이 주파수에 따라 일정하게 유지되는지 확인
- Attenuator가 설정된 감쇠량을 제공하는지 확인
이러한 측정을 위해 스펙트럼 분석기에 측정용 RF Source를 결합한 기능이 TG입니다.
TG란 무엇인가?
TG는 Tracking Generator의 약자로, 스펙트럼 분석기의 주파수 Sweep와 연동되어 움직이는 RF 신호 발생 기능입니다.
쉽게 표현하면 스펙트럼 분석기 내부 또는 외부에 구성된 측정용 RF Source라고 이해할 수 있습니다. 예를 들어 스펙트럼 분석기가 1 GHz에서 2 GHz까지 Sweep하도록 설정되어 있다면, TG 역시 동일한 주파수 범위에서 1 GHz부터 2 GHz까지 순차적으로 신호를 출력합니다. Analyzer의 현재 측정 주파수를 따라 Generator의 출력 주파수도 함께 이동하기 때문에 Tracking Generator라는 이름이 붙었습니다.
Tracking Generator의 동작 원리
TG 측정은 RF Source와 Analyzer가 같은 주파수를 따라 움직이는 구조로 동작합니다.
- 스펙트럼 분석기에서 Start Frequency와 Stop Frequency를 설정합니다.
- TG가 설정된 주파수 범위에서 RF 신호를 순차적으로 출력합니다.
- TG 출력 신호를 필터, 케이블, 증폭기 등의 DUT 입력에 연결합니다.
- DUT를 통과한 출력 신호를 스펙트럼 분석기 RF Input으로 연결합니다.
- Analyzer는 각 주파수에서 신호가 얼마나 증가하거나 감소했는지 측정합니다.
이 과정을 통해 DUT의 주파수별 전달 특성을 한 번에 확인할 수 있습니다.
특정 주파수에서 신호가 크게 감소한다면 해당 구간의 감쇠 또는 Rejection 특성을 확인할 수 있고, 출력이 입력보다 증가한다면 증폭기의 Gain 특성을 확인할 수 있습니다.
TG 측정은 DUT의 Frequency Response, 즉 주파수별 전달 특성을 확인하는 측정이라고 이해하면 좋습니다.
TG로 측정할 수 있는 RF 부품
필터 주파수 응답 측정
필터는 원하는 주파수 대역만 통과시키고 불필요한 주파수 대역은 감쇠시키는 부품입니다. 따라서 필터 측정에서는 통과 대역과 저지 대역을 구분하여 확인해야 합니다.
TG를 이용하면 다음과 같은 특성을 확인할 수 있습니다.
- Passband
- Bandwidth
- Insertion Loss
- Rejection
- Passband Ripple
- Cutoff Frequency
케이블 손실 측정
RF 케이블은 주파수가 높아질수록 손실이 커지는 경향이 있습니다. 같은 케이블이라도 길이, 재질, 커넥터 상태, 사용 주파수에 따라 손실이 달라질 수 있습니다.
TG를 이용하면 실제 사용 주파수 범위에서 케이블을 통과한 신호가 얼마나 감소하는지 확인할 수 있습니다.
증폭기 Gain 측정
증폭기는 입력 신호를 크게 만드는 부품이지만 모든 주파수에서 동일한 Gain을 제공하는 것은 아닙니다.
TG를 사용하면 주파수별 출력 변화를 확인하여 증폭기의 Gain Flatness와 동작 대역을 평가할 수 있습니다. 다만 증폭기의 최대 입력 레벨과 출력 레벨을 반드시 확인해야 하며, 스펙트럼 분석기 입력이 과도한 신호에 노출되지 않도록 Attenuator 등을 함께 사용해야 합니다.
Attenuator 및 기타 수동소자 측정
Attenuator의 주파수별 감쇠 특성, 간단한 공진 특성, RF 수동소자의 전달 특성도 TG를 이용해 빠르게 확인할 수 있습니다.
TG와 RF Signal Generator의 차이
TG와 RF Signal Generator는 모두 RF 신호를 출력할 수 있지만, 장비의 목적과 활용 방식은 서로 다릅니다.
| 구분 | Tracking Generator | RF Signal Generator |
|---|---|---|
| 주요 목적 | DUT의 주파수 응답 측정 | 정밀 RF 신호 생성 |
| 주파수 동작 | Analyzer Sweep와 연동 | 고정 또는 독립 Sweep 설정 |
| 출력 레벨 | 측정용으로 제한적인 경우가 많음 | 넓은 출력 범위와 정밀도 제공 |
| 변조 기능 | 일반적으로 제한적 | AM, FM, Pulse, IQ 등 지원 가능 |
| 대표 활용 | 필터, 케이블, 증폭기 응답 측정 | Receiver 감도, 통신 신호, 부품 성능 시험 |
RF Signal Generator는 원하는 주파수를 정밀하고 안정적으로 출력하는 데 초점이 맞춰져 있습니다. 통신 칩 테스트, Receiver 감도 측정, 변조 신호 생성과 같은 작업에는 전문 RF Signal Generator가 필요합니다.
반면 TG는 Analyzer의 Sweep와 연동하여 DUT의 주파수 응답을 빠르게 확인하는 데 최적화된 기능입니다.
TG와 VNA의 차이
TG와 VNA는 모두 RF 부품의 주파수 응답을 측정할 수 있다는 공통점이 있습니다. 하지만 측정 가능한 정보와 분석 범위에는 큰 차이가 있습니다.
| 구분 | TG 기반 측정 | VNA |
|---|---|---|
| 측정 정보 | 주로 크기 또는 Power Response | 크기와 위상 |
| 전달 측정 | Forward Transmission 크기 응답 | S21, S12 등 S-Parameter |
| 반사 측정 | 일반적인 구성에서는 제한적 | S11, S22 측정 가능 |
| 임피던스 분석 | 제한적 | Impedance, Smith Chart 지원 |
| 장점 | 간단하고 빠른 측정 | 정밀하고 종합적인 네트워크 분석 |
TG 측정은 입력에서 출력으로 전달되는 신호 크기를 확인하는 Power Response 측정에 가깝습니다. VNA는 신호의 크기뿐 아니라 위상 정보까지 측정하기 때문에 S11, S21, Return Loss, Impedance Matching, Smith Chart 등 보다 복잡하고 정밀한 분석이 가능합니다.
따라서 TG 측정을 VNA의 S21 측정과 완전히 동일하다고 표현하기보다는, S21과 유사한 Forward Transmission의 크기 응답을 확인하는 방식이라고 이해하는 것이 적절합니다.
Tracking Generator 사용 시 알아야 할 한계
TG는 간단하고 빠른 RF 부품 측정에 유용하지만 다음과 같은 한계가 있습니다.
- 전문 RF Signal Generator보다 출력 범위가 제한적일 수 있습니다.
- 출력 레벨 정확도와 안정도가 전문 신호발생기보다 낮을 수 있습니다.
- 고급 AM, FM, IQ 변조 신호 생성에는 적합하지 않습니다.
- 일반적인 구성에서는 Forward 방향의 전달 특성 측정에 적합합니다.
- S11, Return Loss, Smith Chart와 같은 반사 및 위상 측정에는 한계가 있습니다.
- 지원 주파수와 출력 레벨은 장비 모델 및 옵션에 따라 달라질 수 있습니다.
특히 증폭기와 같이 출력 신호가 커질 수 있는 DUT를 측정할 때는 스펙트럼 분석기의 최대 입력 레벨을 반드시 확인해야 합니다. 필요한 경우 외부 Attenuator를 사용하고, DUT의 예상 출력이 Analyzer 입력 범위를 초과하지 않도록 주의해야 합니다.
어떤 경우에 TG를 사용하면 좋을까요?
TG는 다음과 같은 조건에서 특히 유용합니다.
- 필터의 통과 대역과 저지 대역을 빠르게 확인해야 할 때
- RF 케이블의 주파수별 손실을 비교할 때
- 증폭기의 주파수별 Gain 변화를 확인할 때
- Attenuator의 감쇠 특성을 간단하게 검증할 때
- 개발 단계에서 RF 부품의 대략적인 Frequency Response를 확인할 때
- 별도의 RF Signal Generator 없이 간단한 전달 특성을 확인할 때
반대로 정밀한 위상 측정, Impedance 분석, Return Loss, Smith Chart, 양방향 S-Parameter 측정이 필요하다면 VNA를 사용하는 것이 적합합니다.
TG 측정 핵심 정리
Tracking Generator는 스펙트럼 분석기의 Sweep와 연동되어 RF 신호를 출력하는 측정용 Source 기능입니다.
DUT에 주파수별 신호를 입력하고 출력 변화를 측정함으로써 필터, 케이블, 증폭기, Attenuator 등의 전달 특성을 빠르게 확인할 수 있습니다. 필터의 Bandwidth, Insertion Loss, Rejection, 케이블의 Loss, 증폭기의 Gain과 같은 특성을 확인하는 데 매우 유용합니다. 다만 TG는 전문 RF Signal Generator처럼 정밀한 신호를 생성하거나, VNA처럼 위상과 반사 특성을 포함한 완전한 네트워크 분석을 수행하는 장비는 아닙니다.
따라서 측정 목적에 따라 TG, RF Signal Generator, VNA의 역할을 구분하여 사용하는 것이 중요합니다.
자주 묻는 질문
스펙트럼 분석기에서 TG란 무엇인가요?
TG는 Tracking Generator의 약자로, 스펙트럼 분석기의 주파수 Sweep와 연동되어 RF 신호를 출력하는 측정용 Source 기능입니다. DUT에 신호를 입력하고 출력 변화를 측정하여 필터, 케이블, 증폭기의 주파수 응답을 확인할 수 있습니다.
TG로 어떤 RF 부품을 측정할 수 있나요?
필터의 삽입 손실과 Rejection, 케이블의 주파수별 손실, 증폭기의 Gain, Attenuator의 감쇠 특성 등을 측정할 수 있습니다. TG는 입력에서 출력으로 전달되는 크기 변화를 빠르게 확인하는 데 적합합니다.
TG와 RF Signal Generator의 차이는 무엇인가요?
RF Signal Generator는 정밀한 고정 주파수와 출력 레벨, AM, FM, IQ 변조 신호 생성에 적합합니다. TG는 Analyzer Sweep와 연동하여 DUT의 주파수 응답을 측정하는 용도로 사용됩니다.
TG로 S11이나 Return Loss를 측정할 수 있나요?
일반적인 TG 측정은 입력에서 출력으로 전달되는 Forward Transmission의 크기 응답을 확인하는 방식입니다. S11, Return Loss, Impedance, Smith Chart처럼 반사와 위상 정보가 필요한 측정에는 일반적으로 VNA를 사용합니다.
TG가 있으면 VNA가 필요 없나요?
TG는 간단하고 빠른 주파수 응답 측정에 유용하지만 VNA를 완전히 대체하지는 않습니다. VNA는 크기와 위상을 함께 측정하고 S-Parameter, Impedance, Reflection, Smith Chart 분석을 지원합니다.