Waveform 파일은 실제 RF의 무엇을 저장할까?

파일 안에는 carrier가 아니라 carrier를 움직일 지시가 있다

한 sample을 x[n] = I[n] + jQ[n]라고 하자. I/Q는 RF carrier 주변의 amplitude와 phase를 나타내는 complex envelope다. MXG의 RF frequency 설정이 carrier fc를 정하고, waveform sample은 그 carrier를 시간마다 얼마나 크게, 어느 위상으로 만들지 정한다.

I/Q samples → baseband DAC → analog I/Q → IQ modulator + carrier → RF output

같은 I/Q 배열도 sample rate를 다르게 설정하면 재생 시간이 달라지고 spectrum의 frequency scale도 달라진다. 같은 sample rate라도 runtime scaling을 줄이면 DAC headroom은 늘지만 RF modulation power가 작아질 수 있다.

I와 Q가 한 칸씩 번갈아 저장되는 이유

한 시점의 complex sample에는 I와 Q 두 값이 필요하다. Keysight의 baseband waveform 설명에서는 signed 16-bit I와 signed 16-bit Q를 사용하고, interleaved stream에서는 I 다음에 Q가 온다. 예를 들어 다음 두 complex sample은 네 정수로 직렬화된다.

이 순서를 Q,I로 뒤집거나 byte order를 틀리면 magnitude만 비슷해 보여도 phase rotation, spectrum 위치 또는 constellation orientation이 바뀔 수 있다. 파일을 만든 software와 장비 command가 기대하는 format을 함께 기록한다.

Sample rate가 시간 자를 만든다

Sample rate Fs는 1초에 몇 complex sample을 재생하는지 정한다. N개 sample의 재생 시간은 N/Fs다.

• Sample 배열 고정, Fs 두 배 → 재생 시간 절반, 모든 baseband frequency 두 배
• Fs 고정, N 두 배 → record 시간 두 배, 반복 주파수 절반
• I/Q 값만 0.5배 → time/frequency 위치는 같고 amplitude scale 감소

“Waveform bandwidth”만 적고 sample rate를 남기지 않으면 같은 파형을 재현할 수 없다.

Marker는 RF sample이 아니라 동기화용 side information이다

Marker는 특정 sample 위치에서 event output, RF blanking 또는 ALC hold 같은 동작을 동기화하는 데 사용할 수 있다. Marker point를 I/Q amplitude에 섞지 말고 별도 timing channel로 이해한다. Marker polarity와 routing은 waveform을 만든 쪽과 MXG 설정 양쪽에서 확인한다.

1. Sample format

다음을 한 줄로 기록한다.

signed 16-bit · interleaved I then Q · byte order 명시 · full-scale convention 명시

Floating-point I/Q를 만드는 software라면 integer로 양자화하기 전에 normalization 규칙을 정한다. max(|I|,|Q|)=1과 max(√(I²+Q²))=1은 같은 scaling이 아니다.

2. Sample rate와 occupied bandwidth

Option 656의 baseband generator는 최대 100 MSa/s, nominal RF bandwidth는 80 MHz다. Option 657이 함께 있으면 최대 200 MSa/s와 nominal 160 MHz RF bandwidth로 확장된다. 이 숫자는 설치 option에 의존하며 “Fs/2까지 항상 distortion 없이 쓸 수 있다”는 뜻이 아니다.

원하는 occupied bandwidth에 guard와 reconstruction filter 여유를 둔다. Analyzer의 acquisition bandwidth도 같은 신호 전체와 distortion product를 볼 수 있도록 별도로 결정한다.

3. Average power와 peak headroom

OFDM처럼 crest factor가 큰 waveform은 average power보다 순간 peak가 훨씬 높다. Waveform normalization과 MXG amplitude setting이 어떻게 결합되는지 확인하지 않으면 clipping 또는 예상보다 낮은 average output이 생긴다.

RAD:ARB:RSCaling은 1–100% 범위의 non-destructive runtime scaling control이다. 원본 waveform file을 다시 양자화하지 않고 headroom을 비교할 수 있지만, 실제 average/peak RF level은 analyzer 또는 power measurement로 검증한다.

4. 반복 경계

Segment 마지막 sample 다음에 첫 sample이 바로 이어진다. 두 지점의 amplitude나 phase가 불연속이면 반복 주파수 간격의 spectral regrowth 또는 spur가 생길 수 있다.

반복 waveform은 최소한 다음을 검사한다.

• 첫 sample과 마지막 sample의 I/Q 거리
• total phase progression이 record 경계에서 이어지는가
• frame·slot·symbol 경계가 의도한 위치에 있는가
• 반복 주기가 DUT memory, thermal 또는 control loop를 비현실적으로 자극하지 않는가

5. Marker와 trigger 기준

PA burst 시험이라면 waveform의 어느 sample이 실제 RF burst 시작인지, marker cable delay와 analyzer trigger delay가 얼마인지 기록한다. Trigger를 받았다는 시점과 유효 RF envelope가 DUT plane에 도착한 시점은 같지 않을 수 있다.

6. Golden sanity check

PA를 연결하기 전에 through path에서 다음 순서로 확인한다.

1. MXG RF Off 상태에서 waveform metadata를 읽는다.
2. 낮은 output power와 충분한 analyzer headroom을 설정한다.
3. Time magnitude에서 clipping, record 길이와 burst 위치를 본다.
4. Spectrum에서 center, occupied bandwidth와 반복 spur를 본다.
5. IQ/constellation에서 Q sign, I/Q swap, DC offset과 rotation을 본다.
6. CCDF 또는 peak statistics로 crest factor를 확인한다.
7. DUT plane average power를 calibration한 뒤 PA를 연결한다.

흔한 증상에서 원인을 좁히기

|x[n]| = √(I[n]²+Q[n]²),   φ[n] = atan2(Q[n], I[n])

T_record = N/Fs,   f_repeat = Fs/N

CF_dB = 20 log10(A_peak/A_rms)

Signal Spine을 닫는 문장

“Sample rate를 50 → 100 MSa/s로 바꾸고 I/Q 배열을 그대로 두었기 때문에 Source의 baseband clock이 두 배가 되어 record 시간이 절반이 되고 baseband spectrum의 모든 주파수 간격이 두 배가 되었다. DAC와 RF bandwidth 한계를 넘으면 ideal scaling에서 벗어날 수 있으며 PA drive 전에 through-path capture로 검증해야 한다.”

적용 범위

• N5182B의 ARB hardware와 최대 sample rate는 Option 656/657 조합에 의존한다.
• Waveform memory size는 Option 022/023 등 구성에 따라 달라질 수 있다.
• 장비의 interpolation, reconstruction filter와 IQ correction은 ideal sample model에 추가된다.
• 이 장의 수치는 waveform 설계의 방향을 설명하며 실제 output accuracy나 modulation quality specification을 대신하지 않는다.