How to Analyze Signal Behavior - 4. Z-Parameter (Impedance in Frequency Domain) / TDR(Impedance in Time Domain)

이제 신호 동작을 분석하는 네 번째 방법으로 Impedance를 들여다보자. Frequency Domain에서는 Z-Parameter를 통해, Time Domain에서는 TDR(Time Domain Reflectometry)을 통해 임피던스 특성을 평가한다.

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Z-Parameter 분석은 Frequency Domain에서 각 포트의 입력·출력 단자가 주파수에 따라 어떤 임피던스를 가지는지를 수치로 나타내는 기법이다. 보통 VNA로 S-Parameter를 측정한 뒤 수학적 변환을 통해 Z-Parameter를 추출한다. Z11 입력 포트의 자체 임피던스, Z12는 포트 간 상호 임피던스, Z22는 출력 포트 임피던스를 의미한다. 이들 파라미터가 설계 기준(예: 50 Ω)에 가깝게 유지될수록 주파수 대역 전반에서 반사가 적고 신호 손실도 작다는 뜻이다.

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반면 TDR은 Time Domain에서 Impedance를 직관적으로 파악하는 방법이다. TDR은 회로의 입력단에 매우 빠른 상승(edge) 펄스를 가하고, 그 펄스가 전송선을 따라 이동하다가 불연속점에서 반사되어 돌아오는 파형을 측정한다. 반사파의 크기와 도달 시간을 분석하면 PCB 트레이스나 커넥터, 비아 등에서 일어나는 임피던스 불연속의 위치와 크기를 정확히 알아낼 수 있다.

 

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Frequency Domain의 Z-Parameter와
Time Domain의 TDR은 서로를 보완하며,
Impedance 매칭 상태와 불연속점을 입체적으로 진단할 수 있게 해준다.

두 기법을 함께 활용하면 고속 신호 경로의 반사·손실 문제를 효과적으로 찾아내고,
SI를 최적화할 수 있다.