올바른 기기 선택하기: LCR 미터 vs. VNA

LCR 미터 임피던스 측정

LCR 미터가 DUT에 AC 신호를 인가하고 그에 따른 전압과 전류의 복합 비율을 측정합니다. 그런 다음 이 정보를 사용해 DUT의 임피던스를 계산합니다. 임피던스는 다음의 공식과 같이 직사각 형태로 표시됩니다.

Z = R + jX

여기서 R은 저항, X는 리액턴스이며, 리액턴스는 유도성(포지티브) 또는 정전식(네거티브)입니다. 위상각(j)은 회로 내 전압과 전류 간 위상차를 나타냅니다.

VNA 임피던스 측정

LCR 미터와 달리, VNA는 임피던스만 측정하는 장비가 아닙니다. 하지만 정상적인 동작을 위해 임피던스 매칭과 정확한 특성 분석이 필수적인 경우, 고주파에서 DUT의 임피던스를 간접적으로 측정하기 위해 사용하는 경우가 많습니다.

VNA는 두 가지 S-파라미터(산란 파라미터)를 측정하며, 하나는 DUT 입력에서의 반사 계수를 나타내고 다른 하나는 VNA 출력에서 DUT 입력까지 송신 계수를 나타냅니다. VNA는 여기에서 측정된 값을 이용해 임피던스를 계산합니다.

Z = Z0 * ((1+S11)/(1-S11)) * (1+S21)/(1-S21))

여기서 Z는 DUT의 임피던스입니다. Z0는 VNA의 레퍼런스 임피던스(일반적으로 50옴에 설정)이며 S11은 측정된 반사 계수, S21은 측정된 송신 계수입니다.

LCR 미터 vs. VNA - 장단점

LCR 미터와 VNA의 가장 큰 차이점은 VNA가 고정 레퍼런스 임피던스(Z0)를 사용한다는 것입니다. 따라서 VNA가 더 정밀하며 송신 라인에 쉽게 매칭할 수 있습니다. 이와 같은 임피던스 매칭은 기생 인덕턴스, 커패시턴스와 같은 잠재적 문제를 해결합니다.

반대로, LCR 미터는 DUT와 기타 요구사항을 기준으로 레퍼런스 임피던스를 수정할 수 있습니다. 즉, 더욱 정확한 측정을 하지만 픽스처(Fixture)와 케이블에 대한 보상이 필요하기 때문에, 결과적으로 기생 소자와 같은 역할을 하게 됩니다.

VNA는 S-파라미터를 측정한 다음 해당 파라미터를 임피던스 파라미터로 변환할 수 있습니다. S-파라미터는 RF 기기(예: 커플러)의 반사, 송신 손실, 절연을 파악하고 방사 특성(예: 안테나)을 이해하는 데 반드시 필요합니다. 그러므로 VNA는 kHz부터 GHz까지, 고주파 대역에서 작업할 때 중요합니다. 반면 LCR 미터는 임피던스 파라미터로 제한되며, DC부터 MHz까지 저주파 대역에서 작동합니다.

지원되는 포트의 수도 비교할 수 있습니다. VNA는 커플러와 같은 복수 포트 기기를 지원하지만 LCR 미터는 레지스터, 커패시터, 인덕터와 같은 단일 포트 컴포넌트만 지원할 수 있습니다.

LCR 미터와 VNA 간 주요 차이점