1. RF와 통신의 차이 ,RF에서 IF통신의 차이, 2. LNA(Local Network Adapter)를 쓰는 이유를

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1. RF와 통신의 차이 ,RF에서 IF통신의 차이, 2. LNA(Local Network Adapter)를 쓰는 이유를 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. RF와 통신의 차이 ,RF에서 IF통신의 차이
2. LNA(Local Network Adapter)를 쓰는 이유를

본문내용

은 fractional bandwidth가 낮다는 것이고, 결국 좀더 샤프하게 주파수를 선택할 수 있다는 의미가 됩니다. 이 문제는 결국 IF를 사용하는데 가장 중요한 고려사항이라 할 수 있는, 주파수 선택문제에 직접적으로 관련되게 됩니다.

선택도(Selectivity)
실제로 IF가 사용되는 큰 이유는 바로 이 선택도(selectivity) 때문입니다. 잘게 쪼개진 채널에서 자기가 원하는 주파수 채널만 정확하게 골라내는 능력이 바로 선택도입니다.
결국 선택도란 원하는 주파수대역만 정확하게 골라낸다는 의미를 말하는 것이고, 이렇게 주파수를 선택하는 필터(공진)회로의 Q와 직접적으로 관련이 있습니다. 공진의 이해에서 보셧듯이, 주파수 선택성을 나타내는 공진의 대역폭을 의미하는 지표가 바로 Q이지요.
자기가 원하는 주파수채널을 골라내기 위해서는 수신받은 주파수를 bandpass filtering해야 합니다. 그런데 이런 채널선택 과정을 수신된 RF 고주파에서 하기는 무척 어렵습니다. 왜냐하면 중심주파수가 무척 높아서 Q값이 매~우 높은 필터를 사용해야 하는 부담이 있습니다. Q값이 높으려면 필터입장에서는 스커트 특성이 좋아야 한다는 의미이므로 차수가 매우 높아야 하고, 결국 필터의 크기나 가격, 성능면에서 부담이 커집니다.
하지만 이런 채널선택과정을 IF주파수대역으로 내리고나서 처리하면,중심주파수는 이동하지만 실제로 선택해야 하는 채널대역폭은 그대로이기 때문에 필터에서 요구되는 Q값은 작아집니다. 결국 필터의 성능요구가 덜 심해지고, 채널 선택능력도 더 깔끔하게 좋아집니다. 굉장히 중요한 문제이지요!
저 위의 fractional bandwidth 설명을 잘 이해하셨다면, 위의 그림에서 같은 대역폭을 가진 필터라도 중심주파수의 크기에 따라 Q값이 달라진다는 것도 쉽게 이해하실 수 있을 것입니다.
이것을 수치적으로 이해하기 쉽게 900MHz의 캐리어 RF 주파수를 사용하는 통신의 예제를 들어보도록 하겠습니다. 이 경우 한 주파수에서 사용하는 채널폭이 1MHz라고 가정하겠습니다. (계산이 편하도록..) 만약 IF단을 사용하지 않으려면, RF단에서 통화자가 이용하려는 채널의 주파수가 필터링되어야 합니다. 중심주파수 900MHz에서 1MHz 대역폭의 채널을 골라내려면 ..
Q = 중심주파수/대역폭 = 900M / 1M = 900
으흠.... Q값이 900 이나 되는 샤프한 BPF가 필요합니다. 이정도 공진을 만들기도 쉽지 않을 뿐더라 만든다해도 특성잡기가 힘들기 때문에 가격이 무척 비싸거나 부피가크겠지요. 가격적으로나 기술적으로나 어려운 문제가 됩니다.
하지만 만약 50MHz의 IF를 사용하기로 했다면??900MHz의 RF주파수를 일단 50MHz의 IF단으로 내려서 필터링을 할 때의 Q값은 아래와 같습니다.
Q = 50M / 1M = 50
흠~ 50정도의 Q값을 가지는 BPF는 구현하기가 상대적으로 쉽습니다. 특성또한 안정적으로 보장이 가능해서 더욱 값싸면서도 성능좋은 채널선택이 가능해집니다.
그런데 언뜻 생각하면 IF조차 필요없게 RF에서 베이스밴드로 바로 내려서 채널선택을 하면 되지 않겠는가? 하는 생각이 들 수 있습니다. 주파수가 낮을수록 Q값은 낮아질 것이니까요. 하지만 베이스밴드로 내린 경우는 BPF개념이 아니라 LPF개념으로 채널 필터링을 해야 하는데, 민감도 문제를 비롯한 여러 가지 복잡한 사정이 있어서 구현이 쉽지 않은 문제입니다. 정확도를 고려한다면 RF와 베이스밴드 중간의 IF를 통해 채널 선택을 하는게 가장 좋습니다.
이것은 쉽게 계산해보기 위한 예제이지만, 어쨌든 이런식으로 IF단을 가지는 구조를 사용하면 채널선택의 경제성과 정확성이 동시에 확보가 됩니다. 그리고 이문제는 채널을 나누어쓰는 현대의 무선/이동통신 시스템에서 가장 중요시되는 성능지표입니다.

민감도 (Sensitivity)
흔히 IF를 이용하면 민감도가 향상된다고 합니다. 쉽게 말해서 수신기의 특성이 흔들리지 않고, 주변회로에 덜 민감해진다는 의미입니다. 당연히 민감도를 최대한 작게 만들어야 안정적인 수신이 가능할 것입니다.
이것은 RF 수신주파수나 임피던스의 변화에 대해서 실제 신호단인 베이스밴드 대역이 영향을 받지 않는다는 의미입니다. 중간에 IF가 존재함으로써 일종의 격리효과(isolation)가 발생하는 셈입니다.
만약 이런 IF단이 없다면, RF단에서 많은 양의 증폭을 해야합니다. 그리고 그 신호가 그대로 믹서를 통해 베이스밴드로 내려가야 하는데, 이 경우 RF단의 자질구레한 변화가 믹서를 통해 베이스밴드단으로 직접적으로 전달되어 버립니다.
하지만 IF단이 존재하면 RF의 변동이 IF로 전달되고, 그것이 다시 베이스밴드로 전달되는데 이 과정에서 아무래도 민감도가 떨어지게 됩니다. 예를 들어 A와 B라는 친구가 서로에게 실망해서 굉장히 싸우고 있다면, 서로가 서로에게 (흥분한 상태에서) 막말을 하게되고 서로서로 더 화가 나게 됩니다. 그런데 만약 A와 B가 직접 대면하지 않고, C라는 친구가 A가 하는 이야기를 B에게, B가 하는 이야기를 A로 전해준다면? 아무리 같은 얘기를 전하더라도 직접 대면해서 싸우는 것만큼 흥분하게 되지 않을 수 있습니다. (물론 A,B 둘다 성격이 더러워서 C가 뭐라고 하건 화를 낼지도 모릅니다 -_-;)
위의 예처럼 C라는 친구가 서로의 얘기를 전달할 때, 서로를 배려해서 상대방의 말을 좀 걸러서 전달해주게 되겠지요. 바로 그겁니다! 불필요한 얘기까지 전달할 필요가 없이, 서로가 서로에게 실망한 부분만 정확히 전달해준다면 서로가 서로를 돌아볼 수 있게 될 것입니다.
실제로 IF단이 존재하다보면 믹서와 함께 쓰이는 image filter가 있는데, 이놈이 RF단과 IF단, IF단과 baseband단을 격리시켜주는 역할을 하고 있습니다. 믹서로변환하는 과정에서 생기는 떨거지 주파수들을 잡기 위해 사용하는 image filter가 불필요한 주파수대역의 변동을 건너편에 전달하지 않게 됩니다. 이것은 결국 임피던스 관계가 안정이 되고 격리되어서 생기는 민감도 향상입니다.

안정도(Stability)
IF를 사용하면 시스템의 발진에 대한 부담을 줄일 수 있습니다.

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RF통신,   IF통신,   LNA