(HAROGIC)스펙트럼 분석기로 필터를 측정한다? 트래킹 제너레이터(Tracking Generator) 완전 정리
- RT-TECH
- 8월 3일
- 7분 분량
RF 현장에서 "필터 특성 좀 빠르게 확인해 달라", "이 케이블 손실이 얼마나 되냐"는 요청은 매일같이 들어옵니다. 정석대로라면 네트워크 분석기(VNA)를 꺼내야 하지만, 현장에 VNA를 들고 나가기 어려운 상황도 많습니다.
이럴 때 유용한 기능이 바로 트래킹 제너레이터(Tracking Generator, TG) 입니다. 스펙트럼 분석기 한 대로 주파수 응답을 측정할 수 있게 해주는 기능이죠.
이번 글에서는 트래킹 제너레이터의 개념과 용어를 먼저 정리하고, HAROGIC PXN 핸드헬드 스펙트럼 분석기로 대역통과필터(BPF)의 주파수 응답을 측정하는 실제 절차를 단계별로 살펴보겠습니다.
1. 트래킹 제너레이터란 무엇인가
정의
트래킹 제너레이터는 스펙트럼 분석기의 스윕 주파수를 그대로 따라가며(tracking) 신호를 출력하는 내장 신호원입니다.
일반적인 스펙트럼 분석기는 신호를 받아서 보여주기만 하는 수동(passive) 계측기입니다. 들어오는 신호가 없으면 화면에는 노이즈 플로어만 보이죠. 여기에 트래킹 제너레이터가 더해지면, 분석기가 직접 신호를 만들어 내보내고 그 결과를 받아 보는 능동(active) 측정 시스템으로 바뀝니다.
동작 원리는 단순합니다. 분석기가 시작 주파수(Start)에서 정지 주파수(Stop)까지 스윕할 때, TG는 매 순간 분석기가 보고 있는 그 주파수와 똑같은 주파수의 순수한 사인파(CW)를 출력합니다. HAROGIC PXN 시리즈의 경우 내장 트래킹 제너레이터가 국부발진기(LO)에 정밀하게 동기되어 있어, 송신 주파수와 수신 주파수가 항상 일치한 상태로 함께 이동합니다.
그 결과 화면에 그려지는 트레이스는 곧 피시험 대상(DUT)의 주파수별 전달 특성, 다시 말해 주파수 응답 곡선이 됩니다.
왜 이게 유용한가?
필터의 통과대역, 차단 주파수, 저지대역 억압도를 눈으로 확인
케이블·커넥터의 주파수별 삽입 손실 측정
증폭기의 이득과 이득 평탄도(Gain Flatness) 확인
안테나 급전선, 분배기, 커플러 등 수동 소자의 대략적인 특성 파악
현장 트러블슈팅 관점에서 보면, "이 부품이 정상인가 아닌가"를 판단하기에 충분한 정보를 스펙트럼 분석기 한 대로 얻을 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다.
2. 알아두면 좋은 관련 용어
용어 | 설명 |
TG (Tracking Generator) | 분석기 스윕 주파수(LO)에 동기되어 신호를 출력하는 내장 신호원 |
DUT (Device Under Test) | 피시험 대상. 필터, 케이블, 증폭기 등 측정하려는 부품 |
CW (Continuous Wave) | 변조되지 않은 단일 주파수의 연속파 |
Through Calibration | 케이블과 계측기 자체의 손실을 기준선(0 dB)으로 잡아 빼주는 보정 과정 |
Insertion Loss (삽입 손실) | DUT를 통과하면서 줄어든 신호 크기. 보정 후 음수 dB 값으로 표시 |
Passband (통과대역) | 필터가 신호를 통과시키는 주파수 구간 |
3 dB Bandwidth | 통과대역 최고점 대비 -3 dB가 되는 좌우 지점 사이의 주파수 폭 |
Rejection (저지대역 억압도) | 통과대역 밖의 신호를 얼마나 눌러주는지를 나타내는 값 |
Flatness (평탄도) | 통과대역 내 진폭이 얼마나 균일한지. 최댓값-최솟값 차이로 표현 |
Dynamic Range (동적 범위) | 측정 가능한 최대 신호와 노이즈 플로어 사이의 폭. 확인 가능한 억압도의 한계를 결정 |
RBW (Resolution Bandwidth) | 분해능 대역폭. 좁힐수록 노이즈 플로어가 낮아져 동적 범위가 넓어짐 |
Sweep Points | 한 번의 스윕에서 취득하는 데이터 점의 개수. 많을수록 세밀한 형상 확인 가능 |
트래킹 제너레이터와 VNA는 무엇이 다른가?
가장 자주 받는 질문입니다. 핵심은 스칼라냐 벡터냐입니다.
트래킹 제너레이터 = 스칼라(Scalar) 측정
진폭(크기) 정보만 얻습니다. 즉 S21의 크기만 측정합니다. 위상 정보가 없고, 기본 구성에서는 반사 특성(S11, 리턴 로스, VSWR)을 직접 측정할 수 없습니다.
VNA = 벡터(Vector) 측정
크기와 위상을 모두 측정합니다. S11/S21/S12/S22 전체 S-파라미터, 스미스 차트, 시간 영역 변환(TDR), 완전한 오차 보정이 가능합니다.
정리하면, 정밀한 설계 검증과 정합 특성 분석에는 VNA가 필요하고, 현장에서 통과 특성을 빠르게 확인하는 데는 TG가 효율적입니다. 두 장비는 대체 관계가 아니라 용도가 다른 도구로 보는 것이 맞습니다.
3. HAROGIC PXN 핸드헬드 분석기의 TG 사양
HAROGIC PXN 시리즈는 내장 신호 발생기를 옵션으로 제공하며, 이 신호원은 트래킹 제너레이터 모드뿐 아니라 독립적인 신호 발생기로도 동작합니다. 제조사가 공개한 주요 사양은 다음과 같습니다.
항목 | TG-45 | TG-60 | TG-90 |
주파수 범위 | 1 MHz ~ 4.5 GHz | 1 MHz ~ 6 GHz | 1 MHz ~ 9 GHz |
동작 모드 | FixedPoint / FreqSweep / PowerSweep / TG | ||
주파수 분해능 | 10 Hz | ||
출력 레벨 | -20 dBm ~ 0 dBm | ||
출력 분해능 | 0.25 dB | ||
출력 레벨 정확도 | ±2 dB | ||
출처: HAROGIC 공식 애플리케이션 노트 "Tracking Generator and Signal Generator Applications in the New PXN Series"
참고 — 트래킹 제너레이터는 공장 설치 옵션입니다. 도입 검토 시 반드시 옵션 포함 여부를 확인하시기 바랍니다.
주목할 부분은 TG 이외의 3가지 모드입니다. 일반적인 트래킹 제너레이터는 분석기 스윕에 묶여 있어 독립적인 CW 소스로 쓸 수 없지만, PXN 시리즈의 내장 신호원은 분석기와 분리된 동작이 가능합니다.
FixedPoint — 분석기가 다른 주파수를 관측하는 동안 신호원은 고정 주파수 CW 출력
FreqSweep — 신호원 단독으로 주파수 스윕
PowerSweep — 주파수는 고정하고 출력 전력을 자동으로 계단식 변경 (예: -20 dBm → 0 dBm)
이 덕분에 증폭기의 P1dB(1 dB 이득 압축점) 측정, 외부 신호원 및 파워 컴바이너와 조합한 2-tone IMD/TOI 측정, 믹서·수신기 평가를 위한 LO 대체(LO Substitution) 측정까지 하나의 장비로 확장할 수 있습니다.
4. 실측 예제: 대역통과필터(BPF) 주파수 응답 측정
HAROGIC 공식 데모 영상의 측정 절차를 그대로 따라가 보겠습니다.
측정 대상(DUT) — 동작 대역 1,628 MHz ~ 1,717 MHz 대역통과필터
사용 장비 — HAROGIC PXN-90 (9 kHz ~ 9 GHz) 핸드헬드 실시간 스펙트럼 분석기 — 내장 트래킹 제너레이터, 멀티터치 스크린
소프트웨어 — SAStudio
측정에 사용된 대역통과필터(BPF). 동작 대역 1,628 MHz ~ 1,717 MHz
STEP 1. 주파수 범위 설정
SAStudio에서 측정할 주파수 구간을 지정합니다.
Start Frequency: 1.42 GHz
Stop Frequency: 1.92 GHz
Span: 500 MHz (Start/Stop 입력 시 자동 설정)
여기서 눈여겨볼 점은 통과대역보다 훨씬 넓게 잡았다는 것입니다. 필터 동작 대역이 1,628~1,717 MHz인데 측정 범위는 1.42~1.92 GHz, 즉 양쪽으로 각각 200 MHz 정도 여유를 뒀습니다.
이유는 명확합니다. 통과대역만 보면 필터가 제대로 차단하고 있는지를 확인할 수 없기 때문입니다. 저지대역까지 화면에 담아야 필터의 형상, 스커트 특성, 억압도를 판단할 수 있습니다.
Frequency 메뉴에서 Start 1.42 GHz / Stop 1.92 GHz 입력. Center 1.67 GHz, Span 500 MHz가 자동으로 설정된다
STEP 2. 스루 캘리브레이션 (Through Calibration)
이 단계가 측정 정확도를 좌우합니다.
현장에서 사용하는 테스트 케이블은 쉽게 휘고 구부러집니다. 그런데 케이블의 형상이 바뀌면 주파수 특성도 함께 변합니다. 따라서 측정 직전에 반드시 캘리브레이션을 수행해야 합니다.
① 케이블 직결RF OUT 포트와 RF IN 포트를 케이블로 직접 연결합니다. 이때 커넥터를 확실히 조여야 합니다. 접촉이 불량하면 캘리브레이션 기준 자체가 틀어집니다.
토크 렌치로 커넥터를 규정 토크까지 체결한다. 손으로만 조이면 측정 편차의 원인이 된다
② 측정 조건 설정
RBW: 2 kHz 로 설정하고, Sweep Points를 증가시킵니다. RBW를 좁게 잡으면 노이즈 플로어가 내려가 저지대역 억압도를 깊게 볼 수 있고, 스윕 포인트를 늘리면 필터 스커트 부분의 형상이 세밀하게 그려집니다.
TG 출력 레벨(Level)은 -10 dBm, 기준 레벨(Ref)은 0 dBm, 검출기는 PosPeak로 설정되어 있습니다.
RBW 메뉴에서 2 kHz를 선택. 좌측 메뉴의 Mode는 TG, RF Out은 On, Level은 -10 dBm 상태
③ Through Calibration 버튼 실행
버튼을 한 번 누르면 시스템이 자동으로 정규화를 완료합니다.
케이블 손실 자동 보정
주파수 응답 편차 자동 보정
기준 레벨(Reference Level) 0 dB 고정
Thru Cal 버튼을 누르면 시스템이 자동으로 정규화를 수행한다
버튼 하나로 캘리브레이션이 끝나기 때문에 현장 작업 효율이 크게 올라갑니다. 이 상태에서 화면은 평탄한 0 dB 직선이 되며, 이제부터 표시되는 모든 값은 DUT만의 순수한 특성입니다.
정규화 완료. Normalized 항목이 On으로 바뀌고 트레이스가 0 dB 기준선에 정확히 고정된다
STEP 3. DUT 연결
스루 연결을 해제하고, 케이블 사이에 대역통과필터를 삽입합니다.
[ RF OUT ] ── 케이블 ── [ BPF ] ── 케이블 ── [ RF IN ]
RF IN을 다시 연결하는 즉시 측정 트레이스가 화면에 나타납니다. 별도의 실행 버튼이나 대기 시간이 없습니다.
케이블 사이에 BPF를 삽입하면 즉시 필터의 주파수 응답이 그려진다
STEP 4. 결과 판독
화면에는 다음과 같은 특성이 나타납니다.
1,628 MHz ~ 1,717 MHz 구간 — 안정적인 통과대역 형성
통과대역 외부 — 신호가 급격히 감쇠
멀티 마커로 통과대역 양 끝, 3 dB 지점, 저지대역 억압도를 한 화면에서 판독
영상에서 실제로 읽어낸 마커 값은 다음과 같습니다.
마커 | 주파수 | 레벨 | 의미 |
M1R | 1.628 GHz | -0.53 dB | 통과대역 하단 삽입 손실 |
M1D | -7.25 MHz | -3.54 dB | M1R 기준 델타 — 하단 3 dB 지점 |
M2R | 1.717 GHz | -0.38 dB | 통과대역 상단 삽입 손실 |
M2D | +7.8 MHz | -3.35 dB | M2R 기준 델타 — 상단 3 dB 지점 |
M3R | 1.852 GHz | -85.99 dB | 저지대역 억압도 |
이 수치가 말해주는 것은 세 가지입니다.
통과대역 손실이 1 dB 이내 — 양 끝단에서 각각 0.53 dB, 0.38 dB로 매우 낮고 좌우 편차도 작습니다. 평탄도가 좋다는 뜻입니다.
3 dB 대역폭 판독 — 델타 마커로 하단은 -7.25 MHz, 상단은 +7.8 MHz 지점이 3 dB 감쇠점임을 바로 읽을 수 있습니다.
저지대역 억압도 약 86 dB — 1.852 GHz에서 -85.99 dB가 측정됐습니다. 이 값이 노이즈 플로어에 묻히지 않고 그대로 읽힌다는 것이 핵심입니다.
마지막 항목이 특히 중요합니다. 동적 범위가 부족한 장비였다면 저지대역이 -60 dB 부근에서 평탄하게 눌린 것처럼 보여, 필터가 실제로 얼마나 억압하는지 알 수 없습니다. PXN은 86 dB 억압도를 그대로 표시하면서 동시에 통과대역의 미세한 리플까지 보여줍니다.
멀티 마커 활용
여러 개의 마커를 동시에 사용하여 통과대역의 피크 지점과 3 dB 대역폭을 빠르게 확인할 수 있습니다.
터치 제스처로 마커 이동
마커를 손가락으로 끌어 원하는 위치로 옮기면, 해당 지점의 삽입 손실과 주파수를 즉시 읽을 수 있습니다. 노브나 커서 키를 조작할 필요가 없어 현장에서 훨씬 빠릅니다.
동적 범위의 효과
PXN의 넓은 동적 범위 덕분에 통과대역의 평탄도와 저지대역 억압도가 한 화면에서 동시에 뚜렷하게 표시됩니다. 억압도가 깊은 필터일수록 이 부분이 장비 성능을 가르는 지점입니다.
5. 그 밖의 활용 사례
케이블 손실 측정
TG 출력과 분석기 입력 사이에 케이블을 연결하면 주파수별 삽입 손실을 측정할 수 있습니다. 특히 고주파로 갈수록 손실이 급격히 커지는 구간을 확인할 수 있어, 노후 케이블 교체 판단이나 안테나 급전선 점검에 유용합니다. 커넥터 접촉 불량이 있으면 트레이스가 불규칙하게 요동치는 형태로 나타나는 경우가 많습니다.
증폭기 이득 및 평탄도 측정
증폭기의 동작 대역 전체에서 이득이 얼마나 균일한지 확인합니다. 여기에 PowerSweep 모드를 조합하면 P1dB 압축점까지 측정 범위를 넓힐 수 있습니다.
6. 측정 시 주의사항
1) 캘리브레이션을 생략하지 마세요
케이블 손실이 그대로 결과에 더해집니다. GHz 대역에서는 케이블 손실이 수 dB에 이르므로, 캘리브레이션 없이 읽은 삽입 손실 값은 신뢰할 수 없습니다. 특히 케이블을 교체하거나, 어댑터를 추가하거나, 케이블 형상이 크게 바뀌면 반드시 재캘리브레이션해야 합니다.
2) 동적 범위의 한계를 인지하세요
스펙트럼 분석기의 노이즈 플로어보다 낮은 신호는 측정되지 않습니다. 예를 들어 80 dB 억압도를 가진 필터를 측정할 때 시스템 동적 범위가 60 dB라면, 저지대역은 60 dB 부근에서 평탄하게 눌린 것처럼 보입니다. 이는 필터 성능이 아니라 측정 한계입니다. RBW를 줄이거나 입력 감쇠기를 낮춰 개선할 수 있습니다.
3) 능동 소자 측정 시 입력 레벨 관리
증폭기 측정 시 가장 흔한 사고입니다. TG 출력에 증폭기 이득을 더한 값이 분석기 최대 입력을 초과하면 프런트엔드가 손상될 수 있습니다. 계산은 측정 전에, 감쇠기는 연결 전에 준비합니다.
4) 임피던스 정합과 DC 성분
50 Ω 계통을 전제로 합니다. 정합이 나쁜 DUT에서는 반사에 의한 리플이 나타날 수 있으며, 필요하다면 패드(감쇠기)를 양단에 넣어 정합을 개선하면 트레이스가 안정됩니다. 바이어스가 인가된 회로를 측정할 때는 DC 블록을 사용해 계측기를 보호합니다.
5) 스칼라 측정의 한계
TG로는 리턴 로스나 VSWR을 직접 측정할 수 없습니다. 정확도가 필요한 정합 특성 평가는 VNA를 사용하시기 바랍니다.
7. 마치며
트래킹 제너레이터는 "스펙트럼 분석기를 스칼라 네트워크 분석기로 확장하는 기능" 이라고 이해하면 가장 명확합니다.
영상에서 확인했듯이 실제 측정 과정은 매우 단순합니다. 주파수 범위 설정 → 스루 캘리브레이션 한 번 → DUT 연결 → 마커 판독. 여기까지 몇 분이면 필터의 통과대역, 3 dB 대역폭, 삽입 손실, 저지대역 억압도를 모두 확인할 수 있습니다.
1.5 kg급 핸드헬드 장비 한 대로 현장에서 이 정도 측정이 가능하다는 점, 그리고 내장 신호원이 TG를 넘어 독립 신호 발생기로도 동작해 P1dB·IMD·수신기 평가까지 확장된다는 점이 PXN 시리즈의 실무 가치입니다.
제품 사양, 데모, 실제 측정 조건에 대한 상담이 필요하시면 언제든 연락 주십시오.
참고 영상 — HAROGIC Handheld Spectrum Analyzer Tracking Generator Demo
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