믹서 상호변조왜곡 (Mixer Intermodulation Distortion)

한 줄 정의: 믹서 상호변조왜곡은 믹서에 두 개 이상의 주파수 신호가 동시에 들어올 때 비선형 동작으로 인해 원치 않는 새로운 주파수 성분이 생겨나는 현상입니다.

쉽게 풀면

주파수를 변환하는 믹서는 원래 두 신호를 곱해서 원하는 새로운 주파수를 만들어내는 장치입니다. 그런데 완벽하게 이상적으로 곱하지 못하고 약간의 비선형성이 섞이면, 원하지 않는 여러 개의 부산물 주파수가 함께 생겨납니다. 이것이 마치 두 악기 소리가 섞이면서 원래 없던 이상한 화음이 튀어나오는 것과 비슷합니다. 이 부산물 신호가 원하는 신호와 주파수가 가까우면 필터로도 걸러내기 어려워 통신 품질을 떨어뜨립니다.

왜 중요한가

여러 채널이 동시에 존재하는 실제 무선 환경에서는 믹서가 항상 다중 신호를 동시에 처리해야 하므로, 상호변조왜곡이 얼마나 억제되는지가 수신기의 실사용 성능을 결정하는 중요한 지표가 됩니다. 이 때문에 믹서 설계 및 수신기 시스템 논문에서 상호변조 특성은 잡음 지수와 함께 자주 평가됩니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"제안된 능동 믹서는 3차 입력절편점(IIP3)을 개선하여 상호변조왜곡에 대한 내성을 높였다."

믹서 회로를 개선해 상호변조로 인한 왜곡 성분을 억제한 성과를 설명하는 문장입니다.

"두 개의 인접 방해 신호를 인가한 상태에서 측정한 상호변조왜곡 결과, 제안 구조가 기존 대비 우수한 선형성을 보였다."

두 신호(투톤 테스트)를 이용해 믹서의 상호변조 특성을 실험적으로 측정한 결과를 서술한 예문입니다.

조금 더 깊게 보면

상호변조왜곡은 흔히 두 개의 인접한 주파수(투톤)를 입력하고 그로부터 발생하는 3차 상호변조 성분의 크기를 측정하는 투톤 테스트로 평가되며, 이를 바탕으로 3차 입력절편점(IIP3)과 같은 지표를 산출합니다. 믹서의 비선형성은 사용된 소자의 특성과 국부발진기(LO) 구동 조건 등에 영향을 받습니다.

주의할 점

상호변조왜곡은 단일 신호로는 관찰되지 않고 여러 신호가 동시에 존재할 때 나타나므로, 단일 톤 측정만으로는 실사용 환경의 선형성을 온전히 파악하기 어렵습니다. 또한 IIP3 같은 지표는 특정 측정 조건에서 산출된 값이므로 시스템마다 실제 요구되는 성능과 직접 비교할 때 주의가 필요합니다.