RF필터 용어 설명(삽입손실, Skirt 특성 등)

이전 시간에 필터에 대해 공부해 보는 시간을 가졌습니다.
2020/09/03 - [직무지식/중계기] - [중계기 구성] Filter란? - 1 BPF, HPF, LPF, BSF에 대해
2020/09/04 - [분류 전체보기] - [중계기 구성] Filter란? - 2 Cavity, Saw Fiter에 대해

필터를 공부하다 보니 주요 특성들에 대해 정리할 필요성을 느껴서 따로 용어 설명을 하도록 하겠습니다.

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1. Bandwidth

중심 주파수를 기준으로 양쪽으로 일정한 양의 주파수 범위를 나타냅니다. 정확한 정의는 주파수 특성 곡선상의 최고 이득점으로부터 양쪽으로 3dB만큼 이득이 내려간 두 점 사이의 폭을 3dB Bandwidth라고 합니다.

Bandwidth가 너무 넓으면 인접한 타사 신호가 In-band로 유입되어 신호의 품질을 떨어뜨리는 현상이 발생하므로 주의하여야 합니다.

Bandwidth

 

2. Insertion Loss(삽입손실)

신호가 필터를 통과하면서 에너지 손실이 생기게 됩니다. 삽입 손실은 입력단에 들어간 신호가 출력단으로 나오면서 발생한 필터 내부의 손실을 말합니다.

삽입손실

그림에서는 원래 신호 0dB에서 필터를 거친 뒤 -2dB가 되었기 때문에 삽입 손실이 -2dB가 됩니다.

3. Skirt 특성

여자들이 입는 치마 모양과 같다고 해서 붙여진 이름입니다. 필터의 차단 특성이 날카로운지 아닌지에 대한 특성을 나타냅니다.

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스커트 특성이 좋다면(Chebyshev필터) 저지 대역에서 날카롭게 떨어지고
스커트 특성이 안 좋다면(Butterworth필터) 완만하게 떨어지게 됩니다.

Skirt특성 비교

 

※ Insertion Loss와 Skirt 특성의 관계

삽입 손실과 Skirt 특성 간에는 Trade Off 관계가 있습니다. Skirt특성을 좋게 설계하면 삽입 손실이 커지고 필터의 단수를 증가하기 때문에 필터의 크기가 커진다는 단점이 있습니다.

4. Rejection

필터에서 통과시키고자 하는 특정 주파수 외의 신호를 얼마나 많이 제거할 수 있는지를 측정하는 지표입니다.

Skirt특성과 헷갈릴 수 있지만 다른 지표입니다. 인접 주파수 신호를 얼마나 제거할 수 있는가를 나타냅니다.

Rejection 특성

 

5. Ripple

필터 통과 후 Bandwidth 내의 파형이 평평하지 않고 물결 모양의 형태를 이루는데, 이때 발생하는 최댓값과 최솟값의 차이를 말합니다.

Ripple

앞서서 Skirt특성과 Insertion Loss가 Trade off관계라는 말을 했는데 리플도 비슷한 관계입니다.
Skirt 특성을 좋게 만들면 ripple이 커지기 때문에 통과 신호가 불안정해집니다.

chebyshev 필터일 때 리플을 구하는 공식
Ripple = 10 log(1+ε^2)

통신용 필터들은 주파수 분리 능력이 중요하기 때문에 Chebyshev(체비 셰프)와 같은 차단 특성이 우수한 필터 설계법을 사용합니다.

그래서 ripple의 발생은 필연적이기 때문에 원하는 주파수 분리 특성 안에서 ripple은 최소화할 수 있도록 만들어집니다. 그래서 통신용 필터에는 최대 ripple값이 spec으로 주어지는 경우가 많습니다.

이상으로 필터 관련 특성 용어 설명 마무리하겠습니다.

 

매일 1을 쌓아가는 삶으로 복리 성장의 기적을 만들어봅시다.
- RF열정무한-