RF 회로에서 스퓨리어스 신호 억제 방법

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스퓨리어스가 생겨나는 기본 배경
현장에서 가장 많이 묻는 실무 질문
회로 내부에서 발생하는 주요 원인들
억제를 위해 반드시 점검해야 하는 요소
단계별로 정리하는 실전 대응 절차
설계 선택에 따라 달라지는 억제 효과 비교
엔지니어가 실제로 활용하는 실전 조언

서론

RF 회로에서 스퓨리어스는 의도하지 않은 주파수 성분이 출력에 함께 나타나는 현상으로, 송신기의 스펙트럼 순도 저하·수신기의 감도 저하·법규 위반 위험까지 초래해 설계 초기에 잡지 않으면

이후 단계에서 훨씬 큰 비용이 발생하기 때문에 업계에서는 스퓨리어스 억제 능력을 설계자의 핵심 역량으로 보고 있다.

1. 스퓨리어스가 생겨나는 기본 배경

고주파 회로는 비선형성이 존재해 입력 대비 예상하지 못한 배수·조합 주파수가 생성되고 특히 PA, 믹서, PLL 같은 블록은 구조적으로 고조파·인터모듈레이션 성분이 발생해 스퓨리어스 근원이 되며 회로 주변 기생 요소까지 더해지면 억제가 더욱 어려워진다.

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2. 현장에서 가장 많이 묻는 실무 질문

Q: 왜 PA만 바꾸면 스퓨리어스가 크게 달리나
A: 비선형 특성과 출력 필터 매칭이 크게 달라지기 때문이다.
Q: 왜 케이스를 닫으면 스퓨리어스가 늘어나는가
A: 금속 구조가 공진원으로 변해 특정 주파수를 키우기 때문이다.
Q: 시뮬레이션과 실측 스퓨리어스가 다르게 나오는 이유는
A: 패키지·기판 기생 요소가 모델과 다르게 나타나기 때문이다.

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3. 회로 내부에서 발생하는 주요 원인들

믹서의 IF 누설, LO→RF 간 누설, PA의 2·3차 고조파, PLL 루프 필터 설계 오류에서 오는 스퍼, DAC·ADC의 지터에 의한 노이즈 스퓨리어스 등이 대표적이고 주변 라우팅, 접지 선택, 전원 리플 같은 외부 요인도 스퓨리어스에 큰 비중으로 작용한다.

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4. 억제를 위해 반드시 점검해야 하는 요소

• PA·스위치·필터 간 임피던스 일치 여부
• 고조파를 충분히 감쇄시키는 필터 구성
• LO 파워 레벨 조정 및 누설 경로 최소화
• 접지 분리·레이어 구조 정리
• 전원단 노이즈 제거 및 LDO 안정화
이 기본 요소만 정리해도 스퓨리어스 레벨이 빠르게 개선되는 사례가 많다.

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5. 단계별로 정리하는 실전 대응 절차

1단계: 스펙트럼 분석기로 문제 주파수 먼저 식별
2단계: 해당 대역이 고조파인지, 누설인지 유형을 판별
3단계: 신호 경로별 스퍼 크기를 비교해 발생 블록 추적
4단계: PA·필터·믹서 순으로 매칭 및 레벨 조정
5단계: 차폐·레이아웃 수정·전원 안정화 같은 구조적 보완 적용
이 절차는 현장에서 스퓨리어스 원인 찾는 데 가장 실효성이 높다고 알려져 있다.

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6. 설계 선택에 따라 달라지는 억제 효과 비교

필터 중심 억제 전략은 고조파 제거에는 강하지만 누설 경로 억제에는 한계가 없지 않으며 반면 LO 누설 억제는 차폐 구조와 레이아웃 정리가 핵심이고 PA의 선형성을 높이는 방식은 인터모듈레이션 스퍼를 줄이는 데 탁월해 스퓨리어스 종류마다 효과적인 접근 방식이 서로 다르게 나타난다.

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7. 엔지니어가 실제로 활용하는 실전 조언

스퓨리어스는 단일 원인이 아니라 여러 요인이 합쳐진 결과물이기 때문에 ‘원인 하나 찾기’보다 전체 경로를 차단해가는 방식이 훨씬 빠르고 실측에서 유난히 특정 주파수가 크게 튄다면 주변 구조물 공진 여부·케이스 접촉 불량·전원 변동 같은 비직관적 요인을 반드시 점검해야 하며 필터·매칭·차폐 조합을 조정하는 것이 가장 실전적인 해결 전략으로 꼽힌다.

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결론

RF 회로에서 스퓨리어스 억제는 비선형성과 누설·고조파·기생 요소가 모두 결합된 문제이기 때문에 단일 블록 개선만으로 완전한 억제가 어려우며 신호 경로 정리, 필터 설계, 전원 안정화, 차폐 구조, 레이아웃 정리 같은 종합 접근이 필요하다. 특히 증가하는 mmWave·광대역 환경에서는 스퍼 발생 요인이 더 복잡해지므로 설계 초기부터 경로 차단 전략과 실측 기반 튜닝을 병행해야 높은 스펙트럼 순성을 확보할 수 있다.

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