개요: 이 애플리케이션 노트는 Dallas Semiconductor DS3150 LIU (line interface unit)에서의 반사손실을 측정 및 향상하는 방법을 기술한다. 이 애플리케이션 노트에서는 반사 손실에 대한 정의, 요구조건, 측정 및 향상 등이 다뤄진다.
반사 손실 정의
고속 신호가 전송 라인 끝단에 도달했을 때, 전송 라인이 불안정하게 연결되었을 경우, 신호 에너지의 일부는 송신기로 다시 반사된다. 반사 신호들은 원래 신호와 합쳐져 원래 신호를 왜곡시키고 LIU 수신기가 정확하게 클록 및 데이터를 복구시키는 것을 더욱 어렵게 만든다.
반사 손실은 원래 신호 크기에 대한 반사 신호 크기의 비율(dB로 표기)이다. 따라서 반사 손실은 반사 신호의 상대적 크기를 나타내므로 전송 라인이 얼마나 완전하게 또는 얼마나 불완전하게 연결되어 있는가를 보여준다. LIU 카드의 측정된 반사 손실은 주어진 주파수에서 20dB이며 이때, 반사 신호는 동일 주파수에서 처음 신호에 비해 20dB 미만의 크기를 갖는다.
반사 손실 요구조건
E3, ITU G.703, ETS 300-686을 위해 입력 반사 손실 요구조건은 표 1에 제시되었으며, 출력 반사 손실 요구조건은 표 2에 나와 있다.
Frequency Range
Return Loss
860kHz to 1720kHz
12dB
1720kHz to 34368kHz
18dB
34368kHz to 51550kHz
14dB
표 2. 출력 포트 최소 반사 손실
Frequency Range
Return Loss
860kHz to 1720kHz
6dB
1720kHz to 51550kHz
8dB
Dallas Semiconductor LIU에 대한 반사 손실 측정하기
E3 반사 손실을 측정하기 위한 테스트 구성과 절차는 ETS 300-686 사양의 A.2.5 및 A.2.6 하위 조항에 기술되어 있다. 그림 1의 테스트 구성은 입력 반사 손실을 측정하고 표 1에 제시된 요구조건에 대한 준수를 검증하도록 고안되었다. 출력 반사 손실 구성은 수신기 입력 대신에 송신기 출력에 연결된 동일 장비와 유사하다.
그림 1 구성에서, 반사 손실 브리지는 Wide Band Engineering Company, Inc.의 A57TLSTD 이다. 2개의 50Ω/75Ω 임피던스 컨버터 (Wide Band Engineering의 A65L)가 사용되어 50Ω 제너레이터 및 50Ω 스펙트럼 분석기 포트들과 75Ω 브리지를 인터페이스 시킨다. 그림 1에서 브리지 오른쪽에 있는 정밀 75Ω 저항은 반사 손실 브리지 내부에 설계된다. Advantest R3132 스펙트럼 분석기는 신호 제너레이터 및 스펙트럼 분석기로서 제공된다.
그림 1. 반사 손실 측정 구성.
그림 1 구성에서, 제너레이터는 860kHz ~ 51550kHz에 이르는 주파수 범위에서 사인곡선의 1V-피크 신호를 공급한다.
반사 손실 측정을 하기 전에 테스트 셋업을 점검하기 위해, 브리지 (그림 1에서 좌측 인터페이스)의 NTP 인터페이스는 75Ω ±0.25% 테스트 부하로 연결되어야 한다. 그림 1 구성에서, 정밀 저항은 반사 손실 브리지로 연결된 Wide Band Engineering의 부품이다. 이 테스트 부하로, 반사 손실은 표 1에 제시된 요구조건보다 20dB 더 높아야 한다. 그림 2는 75Ω ±0.25% 테스트 로드를 이용해 그림 1의 구성에서 측정된 반사 손실을 나타낸다. 이 구성은 1720kHz에서 45.27dB의 반사 손실이 측정되었다.
그림 2. 75Ω 테스트 부하의 반사 손실.
브리지의 NTP 인터페이스가 표준 330Ω 종단 저항을 이용한 DS3150DK 데모 킷의 수신기에 연결되었을 때, 측정된 반사 손실은 그림 3에서 보듯이 1720kHz에서 15.27dB이다. 이 값은 표 1의 요구조건을 만족시키지 못한다. 다음 섹션은 이러한 요구조건을 충족시킬 수 있도록 반사 손실을 개선시키는 방법에 대해 알아보고자 한다.
DS3150 수신기를 위한 표준 터미네이션 네트워크는 그림 4에서 볼 수 있다. 정확한 특성의 임피던스를 갖춘 PC 보드 트레이스는 만들기 어렵기 때문에, 반사 손실을 개선시키기 위해 이상적인 330Ω에서 종단 저항 값을 반드시 조정해야 한다.
그림 4. DS3150DK를 위한 초기 터미네이션 네트워크.
DS3150DK 보드의 경우, 390W 저항을 330Ω 종단 저항으로 교체하면 반사 손실을 크게 향상시킨다. 390Ω 종단 저항을 갖춘 DS3150DK의 반사 손실은 1720kHz에서 18.01dB이며 (그림 5), 34.01MHz에서 23.39dB (그림 6) 이다. 이 두 값 모두는 표 1의 요구조건을 충족시킨다.
그림 5. 1720kHz에서 수정된 터미네이션 네트워크를 갖춘 DS3150DK의 반사 손실.
그림 6. 34.01MHz에서 수정된 터미네이션 네트워크를 갖춘 DS3150DK 반사 손실.
그림 8. 1720kHz에서 수정된 터미네이션 네트워크를 갖춘 DS3150DK의 반사 손실.
그림 9. 34.37MHz에서 수정된 터미네이션 네트워크를 갖춘 DS3150DK의 반사 손실.
결론
여기에 기술된 반사 손실 측정 기법과 종단 저항 조정은 Dallas Semiconductor의 DS3/E3/STS-1 LIU 및 SCT에도 적용할 수 있다. 반사 손실 사양을 충족시키기 위해 설계 수정을 결정하는 일은 이상적인 330Ω 종단 저항을 갖춘 보드로 측정된 후에 이루어져야 한다. 반사 손실 사양이 330Ω 저항으로 맞출 수 없는 경우, 종단 저항 값이 조정되거나 인덕터가 1차 코일에 직렬로 추가될 수 있다.
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