네트워크 분석기란? – 고주파 신호 세계를 측정하는 결정적 도구

네트워크 분석기란? – 고주파 신호 세계를 측정하는 결정적 도구

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1. RF 네트워크 분석기의 정의

**RF 네트워크 분석기(RF Network Analyzer)**는 RF 및 마이크로파 회로의 **S파라미터(Scattering Parameters)**를 측정해 회로의 반사, 전송 특성 등을 분석하는 장비입니다.

주로 측정 대상은 다음과 같습니다:

• RF 필터, 증폭기, 감쇠기, 혼합기
• 안테나, 케이블, 커넥터
• 임피던스 매칭 회로
• 무선기기 및 레이더 모듈

대표 장비 브랜드에는 Keysight(구 Agilent), Rohde & Schwarz, Anritsu, Tektronix 등이 있습니다.

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2. RF 네트워크 분석기의 주요 측정 항목

① S-파라미터(S-Parameters)

파라미터	의미	설명
S11	반사 손실	입력 포트에서 반사된 에너지 비율
S21	삽입 손실	입력 → 출력으로 전달된 에너지
S12	역방향 전송	출력 → 입력 방향 전송 특성
S22	출력 반사 손실	출력 포트에서 반사된 신호의 비율

➡ S11이 낮고 S21이 높을수록 좋은 회로

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② Return Loss (반사 손실)

• 단위: dB
• 반사파가 얼마나 입력 신호에 비해 작아졌는지를 나타냅니다.
• 높을수록 좋으며, 일반적으로 -10dB 이하가 기준입니다.

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③ Insertion Loss (삽입 손실)

• 신호가 회로를 통과하며 얼마나 줄어드는지 측정
• 낮을수록 전송 효율이 좋습니다 (ex: -1 dB 이하 양호)

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④ VSWR (전압 정재파비)

• VSWR = (1 + |S11|) / (1 - |S11|) 형태로 계산
• 1:1이면 이상적인 매칭
• 일반적으로 2:1 이하가 양호

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⑤ 임피던스(Impedance)

• 이상적인 RF 회로는 50Ω 특성 임피던스를 갖습니다.
• 매칭이 어긋나면 반사 발생 → 전송 효율 저하

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3. 측정 방식과 절차

1. 장비 교정 (Calibration)
   • 오픈(Open), 쇼트(Short), 부하(Load), 관통(Through) 기준으로 교정
   • 오류 보정: Directivity, Tracking, Source Match
2. S-파라미터 측정
   • 2포트(2-Port), 4포트(4-Port) 장비에 DUT(Device Under Test) 연결
   • S11, S21, S12, S22 데이터를 주파수 범위 내에서 수집
3. Smith Chart 활용
   • 복소 임피던스 시각화
   • 매칭 네트워크 설계시 필수
4. 데이터 분석
   • 주파수에 따른 응답곡선 확인
   • VSWR, 임피던스 매칭 확인

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4. 활용 분야

분야	활용 예
안테나 설계	S11을 통해 공진점 및 매칭 상태 분석
RF 회로 설계	증폭기, 필터의 주파수 응답 확인
통신 기기 생산	제품별 품질 검사 및 특성 분석
고주파 연구소	재료의 유전율, 자성 분석 등

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5. 대표 제품 및 사양 비교

모델	주파수 범위	포트 수	특징
Keysight E5061B	5 Hz ~ 3 GHz	2포트	경제형, 고정밀
R&S ZNB8	최대 8.5 GHz	2/4포트	빠른 측정, 터치 UI
Anritsu MS2028C	최대 20 GHz	휴대형	필드 측정에 적합
Tektronix TTR500	6 GHz	USB 연결형	소형화, 비용 효율

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6. RF Network Analyzer와 Spectrum Analyzer의 차이

항목	RF Network Analyzer	Spectrum Analyzer
목적	주파수 응답(S파라미터) 측정	주파수 영역 신호 감시
측정	S11, S21 등	파워 스펙트럼, 신호 대역폭
활용	회로 특성 측정	송신기, 간섭, 노이즈 분석
장점	정량적 성능 평가	전파환경 시각화

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7. 측정 시 주의사항

• DUT 손상 방지: 전력 입력값을 초과하지 않도록 주의
• 케이블 품질 중요: 측정 정확도에 큰 영향
• 온도 보정 고려: 고주파일수록 환경 변화에 민감
• 교정 필수: 측정 전 반드시 교정 완료해야 신뢰 가능

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마치며

RF 네트워크 분석기는 단순히 "신호가 잘 통하는가?"를 넘어서, 회로 설계의 최적화, 임피던스 정합, 주파수 응답 분석, 통신 품질 확보 등 모든 고주파 기술의 핵심 도구입니다. 전파 기반의 통신 인프라가 확대되는 5G, IoT 시대에는 RF 측정 기술에 대한 수요와 관심도 꾸준히 증가할 것입니다. 고주파 신호 세계의 ‘현미경’이라 할 수 있는 이 장비를 이해하고 활용할 수 있다면, RF 전문성은 한층 높아질 것입니다.

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