글쓴이 : SOONDORI
10.7Mhz IFT 코일, 검파 코일의 튜블러 커패시터가 불량하여 교체할 때 또는 일본 내수용 튜너의 L, C값을 수정하여 국내용으로 개조할 때, 그리고 기타의 상황에서 10~100Mhz급 신호가 통과하고 있는 ‘어떤 Coil의 어떤 정확한 값’을 파악하는 것은 매우 중요하다. 예를 들어 **uH@10.7Mhz, **mH@104.7Mhz 같은 수치.
L과 C가 결합된 CAN 코일(=Variable Inductor)이 눈앞에 있다고 상상. 공진 주파수 f = 2 × Pi × Root(L × C)에서, C값 즉, 내장 튜블러 커패시터(관형 커패시터)의 용량을 고정하고 L(=페라이트 코어 돌림=Henry 변화)을 가변하여 공진 주파수 f를 결정한다.
* 참고용 WEB 계산기 : http://kor.pe.kr/util/4/resonance/
■ 이상과 현실
말은 쉬운데… 늘 부족함이 많은 DIY 세상에서 ‘정확한 값’을 알아낼 마땅한 수단과 방법이 없으니 고민. 확신할 수 있는 L값이 나와야 불량 튜블러 커패시터의 용량 ±3pF, ±5pF를 결정할 것인데, 앞이 안 보이니까 언제나 머리를 긁게 된다. Try & Error의 반복.
예를 들어 DE-5000 LCR 미터가 매우 훌륭한 DIY 도구이기는 하지만 1) 테스트 주파수에 한계가 있어서 다양한 주파수에 대응하는 ‘인덕턴스’를 측정할 수 없고, 2) 측정 범위도 Max. 100Khz이라서 조금씩 다른 값을 보여주는 10.7Mhz, 108Mhz 측정은 넘사벽이다. (DE-5000만 그런 게 아니라 유명 브랜드의 포터블 제품도 마찬가지 형편)
* 관련 글 : LCR Meter, 그런 것이 필요할까?
그 이상 등급으로 가다 보면, 신품이고 중고이고 DIY 취지를 크게 벗어나는 초고가 솔루션이 되어버린다. 1년에 몇 번 그것도 잠깐 **uH@10.7Mhz를 측정하겠다고 상태를 확신할 수 없는 빈티지 계측기를 구하고 부속 픽스처를 찾고 Kelvin 케이블이니 뭐에, 뭐에… 그야말로 완벽한 넌센스.
(▲ 100Mhz에서 측정 가능한 HP4191A. 본체 중고 가격이 5천 불 수준. 앞에 붙은 테스트 품 고정장치(Test Fixture)도 따로 구매해야 한다)
특별한 RF 신호 생성기 + 오실로스코프를 조합하거나 Tracking Generation가 달린 스펙트럼 애널라이저를 사용하여 L과 C의 작용을 직접 관찰하는 것은 원칙상, 대체로 DIYer 세상에 걸맞지 않으므로 무효.
그냥 좋게 좋게, 싸게 싸게 10Mhz, 100Mhz 대역의 인덕턴스를 가늠할 우격다짐 방법은 없을까?
■ 대안 : 배율 계수 적용
먼저 유명 브랜드 계측기도 모델에 따라서, 테스트 환경과 조건에 따라서 아래와 같이 살짝 중구난방 값이 나온다는 사실을 적어두고…
(출처 : Frequency Dependance of Inductor Testing and Correlation of Results Between Q Meters and Impedance Meters, Wishy Engineering Note, https://www.vishay.com/docs/34093/enginote.pdf)
다음은 테스트 주파수 대 인덕턴스 변화 그래프. 범용으로 통용될 배율이나 계수를 알 수는 없겠지만 약간은 점증형 상관도가 있음을 참고하여… 주먹구구보다는 나으려나?
(출처 : Testing Inductors at Application Frequencies, Coilcraft Inc. 2003, Testing Inductors at Application Frequencies)
■ 대안 : DIY 측정 회로
다음은 공진 주파수 공식을 역으로 활용하는 사례.
RF용 2N5245 N-채널 JFET 두 개 + 수동 부품을 조합하여 발진 회로를 만든다 → 생성 주파수를 카운터로 읽는다 → 공진 주파수 공식에 카운터 값과 미리 알고 있는 C값을 대입하여 L값을 계산한다.
공진 주파수가 f = 2 × Pi × Root(L × C)이므로
L = 1 ÷ (3.14 × 2)^2 × 150pF × f^2
= 1 ÷ (39.4784176 × 0.000 000 015F × 카운터값^2) = 1 ÷ (0.000 000 592 × 카운터값^2)
여기서,
L의 단위는 헨리(H), 카운터값은 그대로 단위 Hz로 해석.
(▲ 고주파 발진부를 포함하므로 설렁설렁 만능기판에 만들면 안 됨. 동박 PCB의 상면을 이용해야 한다. 출처 및 내용 열람 : https://www.robkalmeijer.nl/…/1990/09/page48/index.html)
“오호라~ DE-500의 100Khz 한계를 깰 수 있는 참신한 아이디어!”
10Mhz, 100Mhz급 주파수 카운터는 비교적 쉽게 구할 수 있으니 DIY族에게는 가장 현실적인 대안이라고 본다. (물론 이런 식 계산 추정과 실측은 완전히 다른 것) 그래서 한 번 만들어 보기로 함. 다음 글에서… (표제부 사진 출처 : ebay.com)
* 관련 글 : CAN 코일 인덕턴스와 주파수의 상관관계 (2), DIY 인덕턴스 측정 장치
