먼저 알아둘 용어
VNA: 벡터 네트워크 분석기(Vector Network Analyzer)입니다. 여러 주파수의 신호를 보내고 돌아오거나 통과한 신호의 크기와 위상을 측정해, 부품이나 선로의 특성을 살펴보는 장비입니다.
DUT: 측정 대상(Device Under Test)입니다. 이 글에서는 특성을 알고 싶은 부품이나 회로를 뜻하며, 연결에 쓰는 케이블·어댑터와 구분합니다.
S-파라미터와 S11: 들어간 파에 비해 반사되거나 전달된 파가 얼마나 되는지 크기와 위상으로 나타낸 값입니다. S11은 다른 포트가 기준 임피던스로 종단된 조건에서 1번 포트로 들어간 파에 대한 같은 포트의 반사를 나타냅니다.
교정 기준면: 측정값의 기준이 되는 전기적 위치입니다. 케이블 끝에서 교정했는지, 그 뒤의 어댑터까지 포함했는지에 따라 측정에 남는 경로가 달라집니다.
시간영역 게이팅: 주파수별 측정값을 시간축 응답으로 바꾼 뒤, 특정 시간 구간을 남기거나 제외하는 처리입니다. 여기서 게이트는 선택할 시간 창이지 실제 배선을 끊는 스위치가 아닙니다.
주파수 측정값을 시간축으로 변환합니다
VNA는 주파수를 바꾸며 복소 S-파라미터를 측정합니다. 시간영역 기능은 그 주파수 데이터에 변환을 적용해 지연별 응답을 보여 줍니다. 장비가 이상적인 임펄스를 DUT에 직접 넣어 새로 측정한다는 뜻은 아닙니다. 반사 S11에서는 기준면에서 떨어진 불연속점의 응답을 시간 위치로 구분할 수 있습니다.
반사 지연 t를 한 방향 거리로 바꾸는 단순 선로 모델은 d = vpt/2입니다. 왕복 시간을 반으로 나누며, 전파 속도 vp는 실제 매질·케이블에 맞춰야 합니다. 전송 경로의 지연에 반사식의 1/2를 그대로 적용하지 않습니다.
게이트는 포함하거나 제외할 시간 구간을 정합니다
시간상 분리된 어댑터 반사와 DUT 응답이 있다면 원하는 응답 주변을 포함하는 게이트를 두거나 원하지 않는 구간을 제외할 수 있습니다. 그 결과를 다시 주파수영역에서 보아 게이트 전후 응답을 비교합니다. 그림의 봉우리와 창은 개념도이며 실제 장치의 S11이나 시간값이 아닙니다.
게이트를 좁히면 가까운 응답을 더 잘라 낼 수 있지만, 원하는 응답의 일부도 잘라 주파수 응답을 왜곡할 수 있습니다. 창 모양과 전이 구간도 결과에 영향을 줍니다. 이미 겹쳐 보이는 응답을 임의의 좁은 창으로 분리했다고 주장하지 않습니다. 측정 대역폭·점 수·주파수 간격과 변환 모드가 시간 분해능·관측 가능한 범위에 관련되며, 화면을 확대하는 것만으로 분해능이 좋아지지는 않습니다.
게이트로 교정을 건너뛰거나 가려진 에너지를 되살릴 수는 없습니다
교정 기준면, 측정 포트, 주파수 범위·점 수, 변환 모드, 케이블·어댑터와 게이트 시작·끝·형태를 기록합니다. 저역 통과 변환을 위해 주파수 설정을 바꾸는 경우에는 그 설정에 맞춰 교정해야 합니다. 같은 조건의 게이트 없는 원본과 처리 결과를 함께 보관합니다.
앞쪽 불연속점에서 반사된 에너지는 뒤쪽에 도달하지 않습니다. 나중에 앞쪽 반사를 수학적으로 잘라 내더라도 뒤쪽에서 실제로 받지 못한 에너지가 복구되지는 않습니다. 게이팅은 완전한 디임베딩이나 실제 커넥터 제거와 같지 않으며, 처리한 곡선만으로 DUT 자체의 성능을 보증할 수도 없습니다.
근거와 검증 범위
Keysight PXIe VNA: Time Domain의 변환·교정·분해능·게이팅 한계와 Effects of Accessories의 반사·전송 응답 구분을 참고했습니다. 이 글은 측정 원리를 설명할 뿐, 실제 DUT를 측정하거나 특정 게이트의 정확도를 검증한 보고서가 아닙니다.