Intermodulation(상호변조)란 무엇인가?

Intermodulation(상호변조)란 무엇인가?

 

 

 

RF에서는 선형성을 중요하게 생각한다고 이전 포스팅에서 언급하였습니다.

선형성과 관련한 현상 중에 Harmonic을 앞서 정리하였고,

이번 포스팅에서는 매우 중요한 Intermodulation(상호변조)에 관하여 정리해보려고 합니다.

 

 

 

Intermodulation이란 두 개의 서로 다른 입력 주파수를 갖는 신호가 비선형시스템으로 들어갔을 때,

Harmonic 성분들의 합과 차로 구성된 또 다른 주파수 성분이 발생하게 되는 것을 의미합니다.

즉, 하나의 주파수만 RF처리할 경우에는 Harmonic 성분만 발생하는 것과 달리,

두 개 이상의 주파수 신호를 동시에 RF처리할 때는 Harmonic + Intermodulation 성분들이 발생하게 됩니다.

여기서 Intermodulation 성분들을 줄여서 IMD(Intermodulation Distortion)라고 부릅니다.

2019/12/21 - [전공지식/RF] - Harmonic이란 무엇인가?

 

 

 

 

 

실제 통신시스템에서는 하나의 신호만을 처리하는 것이 아니라 수많은 신호들을 동시에 처리해야 합니다.

그러므로 보내고자 하는 입력신호만을 출력하기 위해 BPF(Band Pass Filter)를 통해

BW 바깥에 있는 Harmonic과 IMD를 제거해주는 과정을 거치게 됩니다.

 

 

 

Intermodulation이 매우 중요한 이유는 여기서 도출됩니다.

비선형성에 의해 발생한 주파수성분들은 BPF를 통해 제거되어야 하는데,

원 신호 양 옆에 가까이 붙어있는 녀석들이 보이실 겁니다.

그 녀석들이 IMD 중에서도 악질인 IM3(3rd-order IMD)입니다.

원 신호에 딱 붙어 있으므로 IM3는 BPF로 제거하기가 어렵습니다.

그래서 이 IM3가 원 신호를 교란하고 통신품질 저하요인이 됩니다.

 

 

 

 

그렇다면 IM3는 왜 발생할까요?

저번 시간에 비선형소자의 출력은 제곱식의 조합으로 나온다고 하였습니다.

입력을 Acos(w_1t)+Bcos(w_2t)라고 가정하겠습니다.

그러면 다음과 같이 정리됨을 알 수 있습니다.

IM3는 4개의 Terms를 가지고 있고 그 중에서 빨간색으로 강조한 Terms 2개가 원 신호에 딱 붙어있는 녀석들입니다.

 

 

 

 

따라서 w1=890MHz, w2=900MHz라고 할 때,

각각 880MHz, 910MHz로 원 신호 근처에 있는 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

마지막으로 비선형시스템에 두 개 이상의 신호를 인가하면 Intermodulation 성분이 발생하는데,

여기에는 IM3만 있는 것이 아니라 IM2, IM3, IM4, ... 등 수많은 Intermodulation 성분이 존재합니다.

구분하는 방법은 위 그림과 같이 a+b의 결과값으로 구분하면 됩니다.

여기서 IM4 이후로는 신호가 미약하기 때문에 IM3보다 중요도가 떨어집니다.

 

 

2019/12/25 - [전공지식/RF] - IP3, P1dB란?

 

여기까지 Intermodulation(상호변조)에 대한 포스팅을 마치겠습니다.

 

 

질문이나 피드백은 댓글로 남겨주시면 감사하겠습니다!