RF switch의 isolation 숫자 하나로 큰 blocker 누설을 판단하면 부족하다
RF switch의 on path에서 insertion loss가 작아도, off path가 충분히 조용하다는 뜻은 아니다. RF switch isolation은 선택하지 않은 경로로 신호가 얼마나 전달되는지를 나타낸다. 큰 blocker가 들어오는 시스템에서는 isolation의 dB 숫자를 실제 입력 power와 연결해야 한다.
낮은 loss와 높은 isolation은 서로 다른 경로다
SPDT switch의 common port를 RFC, 두 branch를 RF1·RF2라고 하자. RFC→RF1을 선택하면 이 경로에는 작은 insertion loss를 원한다. 선택하지 않은 RFC→RF2에서는 큰 attenuation을 원하며, 그 억제 정도가 isolation이다. return loss는 port의 반사를 나타내므로 이 두 항목을 대신하지 않는다.
HMC1118의 electrical table은 insertion loss와 RFC-to-RF1/RF2 isolation을 별도로 적는다. 9kHz–8GHz 구간에서 insertion loss는 typical 0.68dB, isolation은 minimum 42dB·typical 48dB다. 이는 +3.3V/−2.5V supply, 정해진 control 조건, 25°C·50Ω system의 표를 읽은 값이다. HMC1118 Rev A, 3쪽 Table 1
on path의 0.68dB를 off path에 적용하거나, RFC와 off branch 사이의 값을 RF1↔RF2 사이의 별도 coupling 경로에 무조건 적용하지 않는다. 어느 port에 주입하고 어느 port에서 측정하는지부터 맞춰야 한다.
blocker power에서 isolation을 빼 본다
가상 시스템의 해당 band에서 common RFC로 들어오는 blocker가 0dBm이라고 하자. RF1이 on이고 RF2가 off인 상태에서, RF2에 연결된 회로가 허용하는 간섭 power를 −65dBm 이하로 정한다. 정상 bias와 matched small-signal 조건에서 표의 typical isolation 48dB를 예측값으로 사용하면 RF2 leakage는 −48dBm이다.
입력의 10^−4.8배로 줄였어도 허용값보다 17dB 크다. ‘48dB나 막는다’는 상대 억제만 보고 충분하다고 할 수 없다. minimum 42dB를 같은 표 조건의 budget에 사용하면 leakage는 −42dBm이며 필요한 추가 억제는 23dB다. typical 숫자만으로 최소 성능의 설계를 대신하지 않는 이유다.
한편 RFC의 약한 원하는 신호가 −80dBm이면 선택된 RF1에는 typical loss 기준 약 −80.68dBm으로 간다. 작은 insertion loss는 이 원하는 경로에 유리하지만, 다른 경로의 강한 신호 누설 문제를 동시에 해결한 것은 아니다. 이 값들은 table을 적용한 가상 budget이며 실제 보드의 측정 결과가 아니다.
frequency와 상태가 바뀌면 숫자도 다시 맞춘다
같은 데이터시트의 9kHz–10GHz isolation 항목은 minimum 28dB·typical 35dB로 적혀 있다. 앞의 48dB를 모든 운용 frequency에 그대로 사용하는 근거가 되지 않는다. 35dB를 적용하는 가상 조건의 0dBm blocker라면 leakage는 −35dBm이다. 필요한 억제는 더 커진다.
control state도 확인한다. HMC1118은 LS가 high일 때 VCTRL low에서 RF1이 on이지만, LS low에서는 선택 polarity가 반대다. off branch는 내부 50Ω termination을 사용한다. ‘off’라는 이름만 보고 reflective open과 같은 경계조건을 가정하면 port loading의 계산이 달라진다. 6쪽 Truth Table과 9쪽 Theory of Operation
큰 power에서는 입력 압축과 power handling도 별도로 확인해야 한다. through path, termination path, RF가 켜진 동안 전환하는 hot switch의 조건은 같지 않다. small-signal isolation을 알고 있다고 특정 큰 power의 누설·선형성까지 보증되는 것은 아니다.
선택 명령 이후에도 RF는 settling을 거친다
control이 바뀌는 순간에 최종 RF amplitude가 바로 안정되는 것도 아니다. 원문은 RF rise/fall 시간, control-to-RF switching 시간과 최종 amplitude의 0.05dB 안으로 들어가는 settling 시간을 나누어 적는다. 0.05dB settling의 typical 값은 7.5µs이며 더 느슨한 0.1dB 기준은 6µs다. 3쪽 RF Settling Time과 Switching Speed
측정하거나 수신을 재개하는 시점은 요구 정확도에 맞춘 settling 조건으로 잡는다. 회로도 밖의 PCB coupling이 off 경로와 병렬로 존재하면 switch isolation만으로 전체 보드 억제가 정해지지도 않는다.
RF switch를 선택할 때 on 경로의 signal loss와 off 경로의 blocker leakage를 각각 power로 계산한다. port·frequency·bias·power·전환 후 시간을 맞춰 검토하면, 데이터시트의 좋은 isolation 숫자가 실제 간섭 요구를 만족하는지 판단할 수 있다.