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그래나이트 래피즈의 컴퓨트 타일에는 코어, 캐시 및 DDR5 메모리 컨트롤러가 포함되어 있다. 단일 컴퓨트 타일은 최대 44개의 레드우드 코브 P-코어를 수용하지만, 일부 코어는 중복성과 수율 문제로 인해 비활성화된다. 레드우드 코브 코어는 메테오레이크 모바일 프로세서에 처음 도입되었다. 그래나이트 래피즈의 경우, 레드우드 코브는 인텔 4에서 인텔 3로 마이너 노드 축소를 거쳤다. 에메랄드 래피즈의 랩터 코브 코어와 비교할 때, 레드우드 코브는 코어당 L1 캐시를 112KB로 늘렸으며, 랩터 코브의 32KB 명령어 캐시의 두 배인 16방향 64KB L1 명령어 캐시를 갖추고 있으며, 코어당 2MB의 L2 캐시는 동일하게 유지한다. 또한, 레드우드 코브의 새로운 매트릭스 엔진은 AI 추론 워크로드에 도움이 되는 AMX FP16 가속을 허용한다. 시에라 포레스트와 달리, 그래나이트 래피즈의 레드우드 코브 코어는 AVX-512 및 새로 추가된 AVX-512-FP16 명령어를 실행할 수 있다.
컴퓨트 타일에는 DDR5-6400을 기본으로 지원하는 DDR5 메모리 컨트롤러도 포함되어 있다. 각 XCC 컴퓨트 타일은 4개의 DDR5 채널을 제공하여 총 3개의 컴퓨트 타일에 걸쳐 12개의 메모리 채널을 제공한다. 이는 3개 대신 2개의 XCC 컴퓨트 타일을 사용하거나 단일 MCC 컴퓨트 타일을 사용하여 8개의 메모리 채널을 가진 SKU를 생성할 수 있어 유연성을 제공한다. 4개의 메모리 채널을 가진 SKU는 단 하나의 XCC 컴퓨트 타일을 사용할 수 있다. 낮은 코어 수의 그래나이트 래피즈 SKU는 8채널 메모리 컨트롤러를 모두 갖춘 모놀리식 LCC 및 MCC 다이를 사용한다.
또한, 그래나이트 래피즈는 멀티플렉서 결합 랭크(MCR) 메모리 DIMM을 지원한다. MCR DIMM은 물리적 공간 제약으로 인해 서버 마더보드에 더 많은 DIMM 슬롯을 추가하는 대신, 일반 DDR5 RDIMM에 비해 높은 코어 수 서버 프로세서에 더 높은 용량과 향상된 메모리 대역폭을 제공하도록 설계되었다. 예를 들어, 48개의 DIMM 슬롯(소켓당 24개)과 12개의 메모리 채널을 제공하는 듀얼 소켓 AMD EPYC "제노아" 시스템은 표준 19인치 서버 마더보드 폼 팩터에 맞지 않는다. 이 구성은 서버 마더보드에 5인치 이상을 추가할 수 있으므로 19인치 마더보드 표준을 유지하기 위해 총 24개의 DIMM 슬롯(소켓당 12개)을 갖는 것이 더 일반적이다. MCR 메모리는 데이터 버퍼를 사용하여 두 개의 64바이트 랭크를 동시에 사용할 수 있으며, 각 랭크의 64바이트 데이터를 CPU로 전송되는 128바이트 데이터로 컴파일한다. 그래나이트 래피즈는 12개의 메모리 채널에 걸쳐 DDR5-8800까지 지원할 수 있다. 2024년 4월 17일, JEDEC은 고클럭 DDR5 메모리를 실행하는 고성능 서버의 신뢰성을 개선하기 위한 업데이트된 JESD79-5C DDR5 SDRAM 표준을 발표했다. 이는 확장된 타이밍 매개변수와 데이터 무결성을 개선하기 위한 행별 활성화 계산(PRAC)을 통해 해결된다.
그래나이트 래피즈 프로세서의 I/O는 보다 성숙한 인텔 7 공정으로 제조된 두 개의 다이를 통해 제공된다. 이 다이의 면적은 약 241 mm2로 추정된다. 그래나이트 래피즈의 동일한 I/O 타일은 시에라 포레스트 E-코어 프로세서와 공유될 수 있다. I/O 타일은 136개의 PCIe 5.0 레인을 제공하며, 이는 에메랄드 래피즈의 128개 레인보다 증가한 수치이다. 이 136개의 PCIe 5.0 레인은 CXL 2.0 타입 3 및 최대 6개의 UPI 링크를 지원한다. 이전 세대 에메랄드 래피즈는 CXL 1.1 타입 1 및 타입 2를 지원했다. 그래나이트 래피즈는 외부 PCH 링크 없이 자체 부팅 기능을 갖춘 SoC로 작동할 수 있다. 이는 그래나이트 래피즈를 AMD의 SoC로 작동할 수 있는 EPYC 프로세서와 일치시킨다.
그래나이트 래피즈 프로세서 목록.
그래나이트 래피즈-SP.
그래나이트 래피즈-SP(확장 가능한 성능)는 더 작은 LGA 4710 소켓을 사용하는 비치넛 시티 플랫폼을 사용하며, 주류 서버를 대상으로 한다. 이는 유사한 크기의 LGA 4677 소켓을 사용했던 사파이어 래피즈-SP 및 에메랄드 래피즈-SP의 직접적인 후속작이다. 그래나이트 래피즈-SP는 최대 86개의 코어와 8채널 DDR5 메모리 지원을 특징으로 한다. 비치넛 시티 플랫폼에서는 최대 350W의 TDP가 지원된다.
확장성은 CPU가 지원하는 최대 소켓 수를 의미한다.
그래나이트 래피즈-AP.
그래나이트 래피즈-AP(고급 성능)는 더 큰 LGA 7529 소켓을 사용하는 애비뉴 시티 플랫폼을 사용한다. 더 큰 소켓 덕분에 그래나이트 래피즈-AP SKU는 최대 128개의 코어 수에 도달하고, 2소켓 서버를 위한 최대 192개의 PCIe 5.0 레인(1소켓 서버의 경우 최대 136개 레인 옵션)과 12채널 DDR5 메모리(256GB 메모리 모듈 사용 시 1채널당 1 DIMM일 때 최대 3TB(6400MT/s) 또는 1채널당 2 DIMM일 때 최대 6TB(5200MT/s))를 지원한다. 애비뉴 시티 플랫폼에서는 최대 500W의 TDP가 지원된다. 그래나이트 래피즈는 2019년 4월 캐스케이드레이크 출시 이후 인텔이 고급 성능이라는 명칭을 사용한 첫 사례이다.
그래나이트 래피즈-D.
그래나이트 래피즈-D 프로세서는 2021년 아이스레이크-D 프로세서의 후속작으로 2025년에 출시될 예정이다. 그래나이트 래피즈-D는 낮은 전력 소비량과 통합 I/O 및 가속기를 통해 에지 컴퓨팅 및 네트워킹을 목표로 한다. 그래나이트 래피즈-D는 vRAN(가상 무선 접속 네트워크) 처리 용량을 두 배로 늘리고, 고급 벡터 확장 및 통합 vRAN 부스트 가속을 활용하여 5G 네트워킹을 제공한다. 인텔은 2024년 2월 MWC 바르셀로나에서 그래나이트 래피즈-D 실리콘이 이미 고객에게 샘플링되고 있다고 발표했다. 그래나이트 래피즈-D는 4채널 DDR5 메모리, 최대 32개의 PCIe 5.0 레인 및 최대 16개의 PCIe 4.0 레인을 갖춘 BGA 4368 소켓을 사용한다.
에메랄드 래피즈(Emerald Rapids)는 인텔의 5세대 제온 확장형 서버 프로세서의 코드명이며, 인텔 7 노드를 기반으로 한다. 에메랄드 래피즈 CPU는 데이터 센터용으로 설계되었으며, 거의 동시대의 랩터레이크는 데스크톱 및 모바일 용도로 출시되었다. 네빈 나시프는 이 세대의 수석 엔지니어이다.
에메랄드 래피즈 프로세서 목록.
에메랄드 래피즈-SP (Scalable Performance).
기울임꼴로 표시된 CPU는 실제로는 사파이어 래피즈 프로세서이며, 코어당 1.875MB의 L3 캐시를 가지고 있다.
접미사 의미:
AMD 900 칩셋 시리즈(AMD 900 chipset series)는 AMD 800 칩셋 시리즈와 동일하지만, 이전 모델이 소켓 AM3 메인보드에만 있는 반면, 이 시리즈는 소켓 AM3+ 메인보드에서만 찾을 수 있다는 점이 다르다. 2011년에 출시되었다.
이를 통해 소비자는 칩셋 이름을 통해 소켓을 쉽게 식별할 수 있다. 소켓 AM3+는 불도저 (마이크로아키텍처) 기반 FX 프로세서만 지원한다.
AM3+ CPU 지원을 위해 AMD는 9시리즈 칩셋이 하이퍼트랜스포트 3.1(최대 6.4 GT/s)과 함께 사용될 수 있도록 검증했다. 또한 엔비디아와 협력하여 이 칩셋 시리즈에 SLI 지원을 제공했다. 간단한 오버클럭을 위해 AMD 오버드라이브를 지원한다.
9xx 시리즈의 모든 칩셋의 공통 기능:
SB950은 I/O 지원을 제공하는 사우스브리지이다. 다음 추가 기능을 제공한다.
SB920 사우스브리지도 있으며, 다음 기능을 제공한다.
AMD 800 칩셋 시리즈(AMD 800 chipset series)는 어드밴스트 마이크로 디바이시스가 개발한 칩셋 시리즈로, 2009년에 출시되었다. 이 칩셋 시리즈는 2007년 12월 13일에 열린 AMD 재무 분석가의 날 2007 프레젠테이션 슬라이드에서 공개되었다. 또한 이 칩셋 시리즈는 2006년 10월 ATI 인수 완료 후 AMD가 최초의 서버 칩셋과 함께 워크스테이션/서버 시장으로 복귀하는 계기가 되었다.
이 칩셋 시리즈는 워크스테이션/서버 시장, 데스크톱 시장, 노트북 시장의 세 가지 시장을 목표로 한다. 칩셋 시리즈에 대한 현재 정보는 매우 부족하며, 공식적으로 발표된 정보는 AMD 890S 칩셋과 AMD 870S 칩셋 두 가지 변형이 있는 서버 칩셋이며, 모두 SB700S 시리즈 사우스브리지와 짝을 이룬다. 이 칩셋들은 코드명 "몬트리올" 프로세서를 지원하도록 예정되어 있었으며, 45 nm 공정으로 제작되고, 소켓 G3 패키지에 담겨 언버퍼드 또는 버퍼드 DDR3 (소켓 G3MX 장착), 하이퍼트랜스포트 3.0 및 IOMMU를 모두 지원하여 코드명 "피라냐" 서버 플랫폼을 형성한다. 그러나 전략 변경의 결과로 AMD는 소켓 G3 및 G3MX에 대한 계획을 완전히 포기하고 새로운 서버 플랫폼을 제공하는 데 집중했다. 또한 단일 프로세서 서버 플랫폼의 경우 SR5580(원래 코드명 "RS780")과 SP5100의 조합으로 코드명 "카탈루냐" 플랫폼을 형성했다.
코드명 "피오라노" 플랫폼은 코드명 "이스탄불" 6코어 프로세서로 구성되어 있으며, "이스탄불" 프로세서는 여전히 소켓 F+를 특징으로 하고 듀얼 채널 등록 DDR2 메모리를 지원하며, 이 플랫폼은 하이퍼트랜스포트 3.0 및 IOMMU를 지원한다.
코드명 "마라넬로" 플랫폼은 6코어 "상파울루" 또는 12코어 "마그니-쿠르" 프로세서로 구성된다. 이 두 프로세서는 4채널 DDR3 지원을 갖춘 소켓 G34라는 새로운 소켓을 지원하며, 하이퍼트랜스포트 3.0 및 IOMMU 지원과 같은 다른 플랫폼 기능도 갖춘다.
코드명 "카탈루냐" 플랫폼은 코드명 "스즈카" 쿼드 코어 프로세서로 구성되어 있으며, 소켓 AM3를 특징으로 하고 듀얼 채널 등록 DDR3 메모리를 지원하며, 이 플랫폼은 하이퍼트랜스포트 3.0을 지원한다.
칩셋의 코드명 "RD890S", "RD870S" 및 "SB700S"는 "SR5690", "SR5670" 및 "SP5100"으로 변경되었다.
위에서 언급된 동일한 내부 행사에서 AMD는 SB8xx 제품군의 사우스브리지 기능에 대한 미리 보기를 다음과 같이 제공했다.
통합 그래픽.
AMD 800 칩셋 시리즈의 일부인 880G 및 890GX는 다양한 수준의 하드웨어 비디오 재생 가속을 지원하는 통합 그래픽(IGP)을 갖추고 있다. IGP 기능은 다음과 같다:
사우스브리지 문제 (SB8x0).
AMD는 SB8x0 오류를 공개적으로 제공하지 않는다. 대부분의 운영 체제는 안정적으로 작동하기 위해 패치가 필요하다.
AMD 580 칩셋 시리즈(AMD 580 chipset series)는 AMD 그래픽스 프로덕트 그룹이 AMD 프로세서를 위해 설계한 컴퓨터 칩셋 시리즈이다. ATI의 크로스파이어 멀티 GPU 기술과 함께 사용하도록 설계되었으며, 두 PCI 익스프레스 슬롯 모두 각각 x16 레인으로 작동한다.
580X 칩셋은 원래 "ATI 라데온 Xpress 3200 칩셋"으로 명명되었다. 라데온 Xpress 칩셋은 ATI가 데스크톱 분야, 특히 ATI의 경쟁사인 엔비디아가 시장에서 명확한 우위를 점하고 있던 AMD 소켓 939 플랫폼에 진입하기 위해 설계되었다. Xpress 200은 칩셋의 하이엔드 버전으로 간주되는 크로스파이어 에디션과 함께 출시되었다. 그러나 크로스파이어 마스터 카드의 출시 지연으로 인해 ATI는 시간 제약으로 인텔 플랫폼을 폐기하고 소켓 939 플랫폼을 출시할 수밖에 없었다. 리뷰에서는 Xpress 200 크로스파이어가 엔비디아의 nForce 4 SLI와 맞먹는 성능을 제공한다고 평가했다. nForce 4 16x SLI의 출시와 함께 ATI는 전략을 변경하고 RD580 칩셋을 발표했다.
RD580은 노스브리지 내에 40개의 PCI 익스프레스 레인이 있다는 점을 제외하고는 Xpress 200 칩셋과 동일했다. ATI는 20개의 PCI 익스프레스 레인을 가진 두 개의 칩셋이 멀티 GPU 구성으로 작동할 때 데이터 전송 속도를 늦출 것이라고 주장했다. 노스브리지 내에 모든 PCI 익스프레스 레인을 배치하는 것이 nForce 4 16x SLI에 비해 더 효율적이고 병목 현상이 적다고 주장되었다. RD580은 "라데온 Xpress 3200"으로 불렸으며 2006년 3월 1일에 출시되었다. 이 칩셋은 새로운 소켓 AM2에도 구성되어 있으며, 이에 따라 많은 메인보드 제조업체들은 소켓 939 RD580을 건너뛰고 소켓 AM2 버전 RD580에 대한 연구개발 (R&amp;D)을 시작하기로 결정했다.
소켓 AM2의 출시와 함께 ATI는 RD580 노스브리지와 호환되는 SB600 사우스브리지의 출시도 발표했다. 원래 SB450/SB460은 USB 설계에 심각한 결함이 있었고 엔비디아의 경쟁 제품에 비해 최신 기능이 부족하여 판매 부진으로 이어졌다. ULi 1575 사우스브리지는 엔비디아가 ULI를 인수하기 전까지 선호되는 다른 사우스브리지였다. 그 결과, ATI는 ULI 1575와 동등하거나 그 이상의 사우스브리지를 설계해야 한다는 높은 기대를 받았다. 소켓 AM2용 레퍼런스 보드가 출시되면서 많은 사이트에서 SB600 사우스브리지의 큰 개선으로 ATI가 엔비디아와 동등한 위치에 있다고 평가했다.
ATI 인수가 완료됨에 따라 AMD는 현재 AMD 플랫폼용 모든 ATI 칩셋의 이름을 변경했다. 소켓 AM2 프로세서용 Xpress 3200 크로스파이어 칩셋은 "AMD 580X 크로스파이어" 칩셋으로 이름이 변경되었으며, 소켓 939 버전의 경우 AMD가 소켓 939 CPU 생산을 중단했으므로 Xpress 3200 크로스파이어 칩셋의 이름은 변경되지 않았다.
AMD 칩셋 명칭.
오늘날 소비자들에게 RD580은 "크로스파이어 Xpress 3200"으로 알려져 있다.
ATI가 2006년 10월 AMD의 자회사로 합병되면서 AMD 칩셋 플랫폼의 명명 체계가 변경되었으며, 아래에 요약되어 있다.
따라서 명명 체계에 따라 칩셋은 다음과 같이 이름이 변경된다.
예를 들어, 멀티 GPU를 지원하는 칩셋은 접미사로 "X"를 추가하여 "RD580"이 "AMD 580X 크로스파이어 칩셋"이 된다.
참고: 다음 하위 섹션 목록은 AMD의 새로운 명명 체계를 따른다.
570X (이전 550X로 추정).
이 보고서에 따르면, 코드명 "RD550"인 칩셋은 "AMD 550X 크로스파이어 칩셋"으로 명명되었으며, 듀얼 카드 크로스파이어 구성에 2개의 PCI-E 레인을 제공하고 메인스트림 시장에 중점을 둔다. 550X는 2007년 상반기에 출시될 예정이었다. 그러나 2007년 5월 중순까지 550X 칩셋의 출시 징후는 없었다.
SB600 (사우스브리지).
일부 580X 및 480X 칩셋, 모든 570X 칩셋, 모든 AMD 690 칩셋 및 초기 AMD 790 칩셋과 결합되는 사우스브리지는 SB600 또는 IXP600이다. 이것은 23mm×23mm 크기, 549핀 플립칩 볼 그리드 배열 패키지로 130 nm 제조 공정을 기반으로 하며, 10개의 USB, 1개의 ATA/133, 4개의 SATA 3.0 Gbit/s 인터페이스를 제공한다. 모든 4개의 SATA 포트에서 RAID 0, 1, 0+1, 10을 지원하며(RAID 10 기능에는 4개의 포트 모두 필요), Alert Standards Format (ASF) 2.0 및 고화질 오디오 코덱을 지원한다. 또한 칩셋은 64비트 DMA를 지원한다고 하지만 실제로는 32비트만 지원한다.
SB660은 SB660이 설계되지 않은 x86 CPU 대신 파워PC CPU가 탑재된 AmigaOne X1000에 사용된다는 점이 주목할 만하다.
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옴미터(Ohmmeter)는 전기저항 (회로 또는 부품이 전류의 흐름에 제공하는 저항)을 측정하는 전기 계측기이다. 멀티미터 또한 저항 측정 모드에서 옴미터로 작동한다. 옴미터는 저항을 측정할 회로 또는 부품에 전류를 인가한다. 그런 다음 결과 전압을 측정하고 옴의 법칙을 사용하여 저항을 계산한다.
옴미터는 전류를 흐르게 하거나 전원에 연결된 회로나 부품에 연결해서는 안 된다. 옴미터를 연결하기 전에 전원을 차단해야 한다. 옴미터는 요구 사항(측정되는 저항이 회로의 일부인지 또는 션트 저항인지)에 따라 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
설계의 진화.
최초의 옴미터는 '비율계(ratiometer)'로 알려진 일종의 미터 운동을 기반으로 했다. 이들은 후기 계측기에서 발견되는 검류계 유형의 운동과 유사했지만, 복원력을 제공하는 헤어스프링 대신 전도성 '인대'를 사용했다. 이들은 운동에 순회전력을 제공하지 않았다. 또한 운동은 두 개의 코일로 감겨 있었다. 하나는 직렬 저항을 통해 배터리 공급 장치에 연결되었다. 두 번째는 두 번째 저항과 테스트 중인 저항을 통해 동일한 배터리 공급 장치에 연결되었다. 미터의 표시는 두 코일을 통해 흐르는 전류의 비율에 비례했다(따라서 '비율계'). 이 비율은 테스트 중인 저항의 크기에 따라 결정되었다. 이 배열의 장점은 두 가지였다. 첫째, 저항 표시는 배터리 전압과 완전히 독립적이었고(실제로 전압을 생성하는 한) 영점 조정이 필요하지 않았다. 둘째, 저항 스케일은 비선형이었지만, 전체 편향 범위에서 스케일은 정확하게 유지되었다. 두 코일을 교환하여 두 번째 범위를 제공할 수 있었다. 이 스케일은 첫 번째 스케일과 비교하여 반대였다. 이 유형의 계측기의 특징은 테스트 리드가 분리되면(배터리가 운동에서 분리되는 동작) 임의의 저항 값을 계속 표시한다는 점이었다. 이 유형의 옴미터는 멀티미터 설계에 쉽게 통합될 수 없었기 때문에 항상 저항만 측정했다. 수동 크랭크 발전기에 의존하는 절연 테스터도 동일한 원리로 작동했다. 이는 표시가 실제로 생성된 전압과 전적으로 독립적임을 보장했다.
후속 옴미터 설계는 전압을 저항에 인가하기 위해 작은 배터리를 제공하고, 저항을 통해 흐르는 전류를 측정하기 위해 검류계를 사용했다(배터리, 검류계 및 저항 모두 직렬로 연결됨). 검류계의 눈금은 옴 단위로 표시되었는데, 이는 배터리에서 나오는 고정 전압이 저항이 증가함에 따라 미터를 통해 흐르는 전류(및 편향)가 감소하도록 보장했기 때문이다. 옴미터는 자체적으로 회로를 형성하므로 조립된 회로 내에서 사용할 수 없다. 이 설계는 이전 설계보다 훨씬 간단하고 저렴했으며 멀티미터 설계에 통합하기 쉬웠으므로 아날로그 옴미터의 가장 일반적인 형태였다. 이 유형의 옴미터는 두 가지 내재된 단점이 있다. 첫째, 각 측정 전에 측정 지점을 함께 단락하고 영점 옴 표시를 위해 조정을 수행하여 미터를 영점 조정해야 한다. 이는 배터리 전압이 시간이 지남에 따라 감소함에 따라 전체 편향에서 영점 표시를 유지하기 위해 미터의 직렬 저항을 줄여야 하기 때문이다. 둘째, 첫 번째와 결과적으로, 테스트 중인 특정 저항에 대한 실제 편향은 내부 저항이 변경됨에 따라 달라진다. 이는 영점 및 최대 편향(각각 무한대 및 영 저항)에서만 정확하며, 다른 모든 표시는 배터리 전압에 따라 달라지므로 조정 가능한 직렬 저항 값도 달라진다. 배터리가 노후화될수록 테스트 중인 특정 저항에 대한 판독값은 점점 낮아진다.
더 정확한 유형의 옴미터는 저항을 통해 일정한 전류(I)를 흘려보내는 전자 회로와 저항 양단의 전압(V)을 측정하는 다른 회로를 가지고 있다. 이 측정값은 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통해 디지털화된 후, 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서가 옴의 법칙에 따라 전류와 전압을 나누고 이를 디스플레이에 디코딩하여 사용자에게 측정하는 저항 값의 판독값을 즉시 제공한다. 이러한 유형의 미터는 전류, 전압 및 저항을 모두 한 번에 측정하므로, 이러한 유형의 회로는 디지털 멀티미터에서 자주 사용된다.
정밀 옴미터.
매우 작은 저항의 고정밀 측정에는 위의 유형의 미터가 부적절하다. 이는 부분적으로는 측정된 저항이 옴미터의 본질적인 저항에 비해 너무 작을 때 편향 변화 자체가 작기 때문이기도 하지만(전류 분배를 통해 해결할 수 있음), 주로 미터의 판독값이 측정 리드의 저항, 접촉 저항 및 측정되는 저항의 합이기 때문이다. 이러한 효과를 줄이기 위해 정밀 옴미터에는 켈빈 접점이라고 불리는 4개의 단자가 있다. 두 단자는 미터로 전류를 전달하고 미터에서 전류를 가져오는 반면, 다른 두 단자는 미터가 저항 양단의 전압을 측정하도록 허용한다. 이 배열에서 전원은 외부 단자 쌍을 통해 측정할 저항과 직렬로 연결되고, 두 번째 쌍은 전압 강하를 측정하는 검류계와 병렬로 연결된다. 이 유형의 미터에서는 첫 번째 리드 쌍의 저항과 접촉 저항으로 인한 전압 강하는 미터에 의해 무시된다. 이 4단자 측정 기술은 1861년 매우 낮은 저항을 측정하기 위해 켈빈 브리지를 발명한 윌리엄 톰슨, 켈빈 경의 이름을 따서 켈빈 감지라고 불린다. 4단자 측정 방식은 낮은 저항을 정확하게 측정하는 데에도 활용할 수 있다.
신호 발생기(signal generator)는 진폭, 진동수 및 파형의 설정된 속성을 가진 전기 신호를 생성하는 전자 장치의 일종이다. 이 생성된 신호는 전자 측정의 자극으로 사용되며, 일반적으로 전자 또는 전기 음향 장치의 설계, 테스트, 문제 해결 및 수리에 사용되지만 예술적인 용도로도 자주 사용된다.
다양한 목적과 응용 분야, 그리고 다양한 비용 수준을 가진 여러 종류의 신호 발생기가 있다. 이러한 종류에는 함수 발생기, RF 및 마이크로파 신호 발생기, 피치 발생기, 임의 파형 발생기, 디지털 패턴 발생기 및 주파수 발생기가 포함된다. 일반적으로 모든 가능한 응용 분야에 적합한 단일 장치는 없다.
신호 발생기는 보정된 진동수와 진폭을 가진 발진기만큼 단순할 수 있다. 더 범용적인 신호 발생기는 신호의 모든 특성을 제어할 수 있다. 최신 범용 신호 발생기는 마이크로프로세서 제어를 가지며 개인용 컴퓨터로도 제어할 수 있다. 신호 발생기는 독립형 자체 포함 기기일 수도 있고, 더 복잡한 자동 테스트 시스템에 통합될 수도 있다.
1928년 6월, 제너럴 라디오 403은 최초로 상용화된 신호 발생기였다. 이 제품은 500 Hz에서 1.5 MHz의 주파수 범위를 지원했다. 또한 1929년 4월, 최초의 상용 주파수 표준이 제너럴 라디오에 의해 50 KHz 주파수로 판매되었다.
범용 신호 발생기.
함수 발생기.
함수 발생기는 단순한 반복 파형을 생성하는 장치이다. 이러한 장치에는 반복 파형을 생성할 수 있는 전자 회로인 전자 발진기가 포함되어 있다. (최신 장치는 디지털 신호 처리를 사용하여 파형을 합성하고, DAC를 사용하여 아날로그 출력을 생성할 수 있다.) 가장 일반적인 파형은 사인파이지만, 톱니파, 계단(펄스), 방형파, 삼각파 발진기가 일반적으로 사용 가능하며, 임의 파형 발생기(AWG)도 있다. 발진기가 사람의 가청 범위(&gt;20 kHz) 이상에서 작동하는 경우, 발생기에는 종종 AM, FM 또는 PM과 같은 일종의 변조 기능과 저주파 변조 파형을 제공하는 두 번째 발진기가 포함될 수 있다.
임의 파형 발생기.
임의 파형 발생기(AWG 또는 ARB)는 공표된 진동수 범위, 정확도 및 출력 레벨의 한계 내에서 임의의 파형을 생성하는 정교한 신호 발생기이다. 소수의 특정 파형을 생성하는 함수 발생기와 달리, AWG는 사용자가 다양한 방식으로 소스 파형을 지정할 수 있도록 한다. AWG는 일반적으로 함수 발생기보다 비싸고 대역폭이 작을 때가 많다. AWG는 고급 설계 및 테스트 애플리케이션에 사용된다.
RF 및 마이크로파 신호 발생기.
RF(무선 주파수) 및 마이크로파 신호 발생기는 셀룰러 통신, 와이파이, 와이맥스, GPS, 오디오 및 비디오 방송, 위성 통신, 레이더 및 전자전을 포함한 광범위한 응용 분야에서 부품, 수신기 및 테스트 시스템을 테스트하는 데 사용된다. RF 및 마이크로파 신호 발생기는 일반적으로 유사한 기능과 성능을 가지고 있지만, 주파수 범위에 따라 구별된다. RF 신호 발생기는 일반적으로 몇 kHz에서 6 GHz까지의 범위를 가지며, 마이크로파 신호 발생기는 1 MHz 미만에서 최소 20 GHz까지 훨씬 더 넓은 주파수 범위를 커버한다. 일부 모델은 직접 동축 출력으로 70 GHz까지 도달하며, 외부 도파관 멀티플라이어 모듈과 함께 사용하면 수백 GHz까지 도달할 수 있다. RF 및 마이크로파 신호 발생기는 아날로그 또는 벡터 신호 발생기로 더 분류될 수 있다.
아날로그 신호 발생기.
사인파 발진기를 기반으로 하는 아날로그 신호 발생기는 디지털 전자 장치의 출현 이전에 흔히 사용되었으며, 여전히 사용되고 있다. 무선 주파수 및 저주파 신호 발생기의 목적과 설계에는 뚜렷한 차이가 있었다.
RF 신호 발생기는 정의되고 조절 가능한 진폭과 주파수의 연속파 무선 주파수 신호를 생성한다. 많은 모델은 표준 장비로 또는 기본 장치의 옵션 기능으로 다양한 유형의 아날로그 변조를 제공한다. 여기에는 AM, FM, ΦM(위상 변조) 및 펄스 변조가 포함될 수 있다. 일반적인 기능은 신호의 출력 전력을 변경하는 감쇠기이다. 제조업체 및 모델에 따라 출력 전력은 -135에서 +30 dBm까지 다양하다. 다양한 출력 전력 범위가 바람직한데, 다른 응용 분야에는 다른 양의 신호 전력이 필요하기 때문이다. 예를 들어, 신호가 매우 긴 케이블을 통해 안테나로 이동해야 하는 경우, 케이블을 통한 손실을 극복하고 안테나에 충분한 전력을 공급하기 위해 높은 출력 신호가 필요할 수 있다. 그러나 수신기 감도를 테스트할 때는 낮은 신호 대 잡음비 조건에서 수신기가 어떻게 작동하는지 확인하기 위해 낮은 신호 레벨이 필요하다.
RF 신호 발생기는 벤치톱 기기, 랙 마운트 기기, 내장형 모듈 및 카드 레벨 형식으로 제공된다. 모바일, 현장 테스트 및 항공 응용 분야는 더 가볍고 배터리로 작동되는 플랫폼의 이점을 얻는다. 자동화 및 생산 테스트에서는 다중 소스 제어를 허용하는 웹 브라우저 액세스 및 더 빠른 주파수 전환 속도가 테스트 시간과 처리량을 향상시킨다.
RF 신호 발생기는 무선 수신기를 서비스하고 설정하는 데 필요하며, 전문 RF 응용 분야에 사용된다.
RF 신호 발생기는 주파수 대역, 전력 용량(-100 ~ +25 dBc), 다양한 반송파 주파수에서의 단일 측파대 위상 잡음, 스퓨리어스 및 고조파, 주파수 및 진폭 스위칭 속도, 변조 기능으로 특징지어진다.
저주파 신호 발생기는 저주파 범위 이상에서 신호를 생성한다. 초기 사례로는 1939년 휴렛 팩커드에서 판매된 첫 번째 제품인 HP200A 오디오 발진기가 있다. 응용 분야에는 오디오 장비의 주파수 응답 확인 및 전자 연구실에서의 다양한 용도가 포함된다.
장비 디스토션은 매우 낮은 왜곡 오디오 발생기를 신호원으로 사용하여 측정할 수 있으며, 파형 분석기를 통해 출력 왜곡 고조파를 하나씩 측정하거나, 단순히 총 고조파 왜곡을 측정하는 적절한 장비와 함께 사용한다. 상대적으로 간단한 회로를 가진 오디오 신호 발생기로 0.0001%의 왜곡을 달성할 수 있다.
벡터 신호 발생기.
디지털 통신 시스템의 출현으로, 기존의 아날로그 신호 발생기로는 이러한 시스템을 적절하게 테스트하는 것이 더 이상 불가능해졌다. 이는 디지털 신호 발생기로도 알려진 벡터 신호 발생기의 개발로 이어졌다. 이러한 신호 발생기는 QAM, QPSK, FSK, BPSK 및 OFDM과 같은 수많은 디지털 변조 형식을 사용할 수 있는 디지털 변조 무선 신호를 생성할 수 있다. 또한, 최신 상업용 디지털 통신 시스템은 거의 모두 잘 정의된 산업 표준을 기반으로 하므로, 많은 벡터 신호 발생기는 이러한 표준을 기반으로 신호를 생성할 수 있다. 예시로는 GSM, W-CDMA, CDMA2000, LTE, Wi-Fi(IEEE 802.11), WiMAX(IEEE 802.16)이 있다. 대조적으로, 견고성과 정보 보안에 큰 중요성을 두는 JTRS와 같은 군사 통신 시스템은 일반적으로 매우 독점적인 방법을 사용한다. 이러한 유형의 통신 시스템을 테스트하기 위해 사용자는 종종 자체 맞춤형 파형을 생성하고 이를 벡터 신호 발생기에 다운로드하여 원하는 테스트 신호를 생성한다.
디지털 패턴 발생기.
논리 신호 발생기 또는 데이터 패턴 발생기 또는 디지털 패턴 발생기는 논리 신호, 즉 기존 전압 수준 형태의 논리 1과 0을 생성한다. 일반적인 전압 표준은 LVTTL 및 LVCMOS이다.
이는 다른 아날로그 특성(예: 펄스 상승/하강 시간, 높은 레벨 길이 등)을 가진 논리 펄스를 생성할 수 있는 신호 발생기를 의미하는 "펄스/패턴 발생기"와는 다르다.
디지털 패턴 발생기는 디지털 집적 회로 및 임베디드 시스템의 기능 검증 및 테스트를 위한 자극원으로 사용된다.
특수 목적 신호 발생기.
위에 설명된 범용 장치 외에도 특정 응용 분야를 위해 설계된 여러 종류의 신호 발생기가 있다.
피치 발생기 및 오디오 발생기.
피치 발생기는 오디오 및 음향학 응용 분야에 최적화된 신호 발생기의 한 유형이다. 피치 발생기는 일반적으로 인간의 가청 범위(20 Hz ~ 20 kHz)의 사인파를 포함한다. 정교한 피치 발생기에는 스위프 발생기(주파수 영역 측정을 위해 출력 주파수를 범위 내에서 변경하는 기능), 다중 피치 발생기(여러 피치를 동시에 출력하여 상호변조 왜곡 및 기타 비선형 효과를 확인하는 데 사용됨), 톤 버스트(과도 응답 측정을 위해 사용됨)가 포함된다. 피치 발생기는 일반적으로 방이나 음향 재생 시스템의 음향을 측정할 때 소음계 및 오실로스코프 또는 전문 오디오 분석기와 함께 사용된다.
많은 피치 발생기는 디지털 도메인에서 작동하며, AES3 또는 SPDIF와 같은 다양한 디지털 오디오 형식으로 출력을 생성한다. 이러한 발생기에는 클리핑, 지터, 비트 오류와 같은 다양한 디지털 효과 및 문제를 자극하는 특수 신호가 포함될 수 있으며, 종종 디지털 오디오 형식과 관련된 메타데이터를 조작하는 방법도 제공한다.
신시사이저라는 용어는 음악용 오디오 신호를 생성하거나 약간 더 복잡한 방법을 사용하는 장치를 의미한다.
컴퓨터 프로그램.
컴퓨터 프로그램은 범용 컴퓨터에서 임의의 파형을 생성하고 출력 인터페이스를 통해 파형을 출력하는 데 사용될 수 있다. 이러한 프로그램은 상업적으로 제공되거나 프리웨어일 수 있다. 단순한 시스템은 표준 컴퓨터 사운드 카드를 출력 장치로 사용하며, 출력 파형의 정확도를 제한하고 주파수를 저주파 대역 내로 제한한다.
영상 신호 발생기.
영상 신호 발생기는 미리 정해진 비디오 및 텔레비전 파형과 텔레비전 및 비디오 시스템의 결함을 자극하거나 매개변수 측정에 도움이 되는 기타 신호를 출력하는 장치이다. 널리 사용되는 여러 종류의 영상 신호 발생기가 있다. 특정 유형에 관계없이, 영상 발생기의 출력은 일반적으로 수평 및 수직 동기 펄스(아날로그) 또는 동기어(디지털)를 포함하여 텔레비전에 적합한 동기화 신호를 포함한다. 복합 비디오 신호(예: NTSC 및 PAL) 발생기는 출력의 일부로 컬러버스트 신호도 포함한다. 영상 신호 발생기는 다양한 응용 분야와 다양한 디지털 형식으로 제공되며, 이들 중 다수는 오디오 생성 기능도 포함한다(오디오 트랙은 모든 비디오 또는 텔레비전 프로그램 또는 영화의 중요한 부분이기 때문).
전력량계(electricity meter), 전기계량기, 전기 미터, 에너지 미터 또는 킬로와트시 미터는 시간 간격 동안 주거지, 사업체 또는 전기 구동 장치에서 소비된 전기 에너지의 양을 측정하는 장치이다.
전력 회사는 청구 및 모니터링 목적으로 고객의 구내에 설치된 전력량계를 사용한다. 일반적으로 청구 단위로 보정되며, 가장 일반적인 단위는 킬로와트시(kWh)이다. 일반적으로 각 청구 기간에 한 번 읽는다.
특정 기간 동안 에너지 절약이 필요한 경우, 일부 계량기는 특정 간격 동안의 최대 전력 사용량인 수요를 측정할 수 있다. "시간대별" 계량은 하루 동안의 전기 요금을 변경하여, 피크 고비용 기간과 비피크 저비용 기간 동안의 사용량을 기록할 수 있도록 한다. 또한, 일부 지역에서는 계량기에 피크 부하 기간 동안 수요 반응 부하 차단을 위한 릴레이가 있다.
1880년대에 전기가 상업적으로 처음 사용될 때는 사용량이 쉽게 예측 가능하여, 건물에 설치된 램프나 모터의 수에 따라 요금이 청구되었다. 그러나 사용이 확산되면서, 특히 콘센트의 발명으로 인해 사용량이 더욱 가변적이 되었고, 전력 회사들은 추정 사용량이 아닌 실제 사용량에 따라 고객에게 요금을 부과할 수 있는 수단을 찾았다.
직류.
많은 실험적인 유형의 계량기가 개발되었다. 토머스 에디슨은 처음에는 직접 판독 레지스터가 있는 직류(DC) 전기 기계식 계량기를 개발했지만, 대신 전기화학 계량 시스템을 개발하여 전해전지를 사용하여 전류 소비량을 총계냈다. 주기적으로 플레이트를 제거하고 무게를 측정한 후 고객에게 요금을 청구했다. 전기화학 계량기는 판독하는 데 많은 노동력이 필요했고 고객들에게 잘 받아들여지지 않았다.
직류 계량기는 종종 암페어시 단위로 전하를 측정했다. 공급 전압은 실질적으로 일정하게 유지되어야 하므로, 계량기 판독값은 실제 소비된 에너지에 비례했다. 예를 들어, 계량기가 200볼트 공급에서 100암페어시가 소비되었다고 기록하면, 20킬로와트시의 에너지가 공급된 것이다.
1885년 페란티는 가스 계량기와 유사한 레지스터를 갖춘 수은 모터 계량기를 선보였다. 이는 소비자가 계량기를 쉽게 읽고 소비량을 확인할 수 있다는 장점이 있었다. 눈으로 볼 수 있는 판독값을 가진 또 다른 초기 전자기 계량기는 헤르만 아론이 1884년에 특허를 받은 직류 계량기였다. 영국 제너럴 일렉트릭 컴퍼니의 휴고 허스트 남작은 1888년부터 이를 영국에서 상업적으로 도입했다. 아론의 계량기는 시간 경과에 따른 총 전하 사용량을 기록하고 일련의 시계 다이얼에 표시했다.
1897년에 발명된 바스티안(Bastian) 전해 계량기와 1900년에 특허를 받은 라이트(Wright) 전해 계량기 또는 '리즌(Reason)' 계량기와 같이 전기화학 계량기도 직접 판독이 가능하도록 개선되었다. 주로 영국에서 사용된 라이트 계량기는 계량기 상단에 수은 저장소가 있는 수직으로 설치된 유리 구조로 구성되었다. 전원이 공급되면 전기화학적 작용으로 수은이 기둥 아래로 이동했다. 수은의 높이는 총 전하량을 나타냈다. 수은이 바닥나기 전에 계량기를 0으로 재설정해야 했다. 재설정은 계량기를 뒤집어 수은을 저장소로 되돌려 놓는 방식으로 수행되었다.
헝가리 오토 블라티의 특허를 기반으로 제작되어 그의 이름을 딴 교류 킬로와트시 계량기의 첫 번째 시제품은 1889년 가을 프랑크푸르트 박람회에서 간츠 공장에서 선보였으며, 첫 번째 유도형 킬로와트시 계량기는 같은 해 말에 이미 공장에서 시판되었다. 이들은 블라티-미터라는 이름으로 알려진 최초의 교류 와트시 계량기였다. 현재 사용되는 교류 킬로와트시 계량기는 블라티의 원래 발명과 동일한 원리로 작동한다. 또한 1889년경, 미국 제너럴 일렉트릭 회사의 엘리후 톰슨은 철심 없는 정류자 모터를 기반으로 기록 와트미터(와트시 미터)를 개발했다. 이 미터는 전기화학적 방식의 단점을 극복하고 교류 또는 직류 모두에서 작동할 수 있었다.
1894년 웨스팅하우스 일렉트릭 코퍼레이션의 올리버 셸런베르거는 이전에 AC 암페어시 계량기에서만 사용되었던 유도 원리를 현대적인 전기 기계식 와트시 계량기에 적용하여, 회로의 전력에 비례하는 회전 속도를 갖는 유도 원판을 사용했다. 블라티 계량기는 셸런베르거 및 톰슨 계량기와 유사하게 2상 모터 계량기였다. 유도 계량기는 교류에서만 작동했지만, 톰슨 설계의 섬세하고 문제가 많았던 정류자를 제거했다. 셸런베르거는 병에 걸려 초기 크고 무거운 설계를 개선할 수 없었지만, 다상 버전도 개발했다.
전력량계의 가장 일반적인 측정 단위는 킬로와트시(kWh)이며, 이는 1시간 동안 1킬로와트의 부하에 의해 사용된 에너지 양, 즉 3,600,000줄과 같다. 일부 전력 회사는 SI 메가줄을 대신 사용한다.
수요는 일반적으로 와트로 측정되지만, 보통 15분 또는 30분 간격으로 평균을 낸다.
무효 전력은 "수천 볼트암페어 무효시"(kvarh)로 측정된다. 관례적으로 모터와 같은 "뒤처지는" 또는 유도성 부하는 양의 무효 전력을 가진다. "앞서는" 또는 용량성 부하는 음의 무효 전력을 가진다.
볼트-암페어는 무효 및 실제 전력을 포함하여 배전 네트워크를 통해 전달되는 모든 전력을 측정한다. 이는 실효 볼트와 암페어의 곱과 같다.
부하에 의한 전류의 왜곡은 여러 가지 방법으로 측정된다. 역률은 저항(또는 실제) 전력과 볼트-암페어의 비율이다. 용량성 부하는 앞선 역률을 가지며, 유도성 부하는 뒤처지는 역률을 가진다. 순수 저항성 부하(예: 필라멘트 램프, 히터 또는 주전자)는 역률 1을 나타낸다. 전류 고조파는 파형 왜곡의 척도이다. 예를 들어, 컴퓨터 전원 공급 장치와 같은 전자 부하는 내부 저장 요소를 채우기 위해 전압 피크에서 전류를 끌어온다. 이는 공급 전압 피크 근처에서 상당한 전압 강하를 유발하여 전압 파형의 평탄화를 초래할 수 있다. 이러한 평탄화는 특정 한계를 초과하면 허용되지 않는 홀수 고조파를 유발하는데, 이는 낭비적일 뿐만 아니라 다른 장비의 작동을 방해할 수 있기 때문이다. 고조파 방출은 EU 및 기타 국가에서 지정된 한계 내에 들도록 법으로 의무화되어 있다.
사용된 에너지 양을 기반으로 한 계량 외에도 다른 유형의 계량도 가능하다. 사용된 쿨롬의 양을 측정하는 암페어시 미터는 전력화 초기에 사용되었다. 이들은 정확한 에너지 사용량 측정을 위해 공급 전압이 일정하게 유지되는 것에 의존했으며, 이는 대부분의 공급에서 가능성이 낮은 상황이었다. 가장 일반적인 적용은 대용량 배터리의 충전/방전 상태를 모니터링하기 위한 특수 목적 계량기와 관련이 있었다. 일부 계량기는 전하가 흐르는 시간 길이만 측정하고, 전압이나 전류의 크기는 측정하지 않았다. 이들은 일정한 부하 응용 프로그램에만 적합하며 오늘날에는 거의 사용되지 않는다.
전력량계는 순간적인 전압(볼트)과 전류(암페어)를 지속적으로 측정하여 사용된 에너지(줄, 킬로와트시 등)를 제공한다. 소규모 서비스(예: 소규모 주거 고객)를 위한 계량기는 전원과 고객 사이에 직접 인라인으로 연결될 수 있다. 약 200암페어 이상의 대규모 부하의 경우, 변류기가 사용되어 계량기가 서비스 도체와 인라인이 아닌 다른 곳에 위치할 수 있도록 한다. 계량기는 전자기계식과 전자식 두 가지 기본 범주로 나뉜다.
가장 일반적인 유형의 전력량계는 전자기계식 와트시 미터이다.
단상 전력 공급에서 전자기 유도 계량기는 비자성이나 전기 전도성 금속 원반의 회전을 계산하여 전자기 유도를 통해 작동하며, 이 원반은 계량기를 통과하는 전력에 비례하는 속도로 회전한다. 따라서 회전 수는 에너지 사용량에 비례한다. 전압 코일은 미터에 기록되지 않는 약 2와트의 작고 비교적 일정한 양의 전력을 소비한다. 전류 코일은 유사하게 흐르는 전류의 제곱에 비례하는 소량의 전력을 소비하며, 완전 부하에서 최대 몇 와트까지 미터에 기록된다.
원반은 두 세트의 유도 코일에 의해 작동되며, 이는 사실상 2상 직선형 유도 전동기를 형성한다. 한 코일은 전압에 비례하는 자기 선속을 생성하도록 연결되고, 다른 코일은 전류에 비례하는 자기 선속을 생성한다. 전압 코일의 필드는 코일의 유도성 특성으로 인해 90도 지연되며, 지연 코일을 사용하여 보정된다. 이는 원반에 와전류를 생성하며, 그 효과는 순간 전류와 순간 전압의 곱에 비례하는 힘이 원반에 가해지도록 한다. 영구 자석은 와전류제동 역할을 하여 원반의 회전 속도에 비례하는 반대 힘을 가한다. 이 두 반대 힘 사이의 평형은 원반이 전력 또는 에너지 사용률에 비례하는 속도로 회전하게 한다. 원반은 차량의 오도미터처럼 회전 수를 세는 등록 메커니즘을 구동하여 총 사용된 에너지를 측정한다.
다른 다상 시스템 구성은 추가 전압 및 전류 코일을 사용한다.
원반은 웜 기어가 있는 스핀들에 의해 지지되며, 이 웜 기어가 레지스터를 구동한다. 레지스터는 사용된 에너지 양을 기록하는 일련의 다이얼이다. 다이얼은 각 다이얼에 대해 하나의 숫자가 계량기 전면의 창을 통해 표시되는 읽기 쉬운 오도미터와 유사한 디스플레이인 사이클로미터 유형이거나, 포인터가 각 숫자를 나타내는 포인터 유형일 수 있다. 다이얼 포인터 유형의 경우, 기어 메커니즘으로 인해 인접한 포인터가 일반적으로 반대 방향으로 회전한다.
원반의 한 회전으로 나타나는 에너지 양은 Kh 기호로 표시되며, 와트시/회전 단위로 제공된다. 7.2라는 값이 흔히 보인다. Kh 값을 사용하여 스톱워치로 원반의 시간을 측정하여 언제든지 전력 소비량을 확인할 수 있다.
&lt;math&gt;P =
전기 통신과 레이더에서 카세그레인 안테나(Cassegrain antenna)는 파라볼라 안테나의 일종으로, 급전 안테나가 오목한 주 포물선 반사경 접시의 표면이나 그 뒤에 장착되며, 주 반사경 앞에 매달린 더 작은 볼록한 보조 반사경을 향한다. 급전부에서 나온 전파 빔은 보조 반사경을 비추고, 보조 반사경은 이를 주 반사경 접시로 다시 반사하며, 주 반사경은 이를 다시 앞으로 반사하여 원하는 빔을 형성한다. 카세그레인 설계는 파라볼라 안테나에서 널리 사용되며, 특히 위성 지상국, 전파망원경, 통신 위성과 같은 대형 안테나에서 주로 사용된다.
주 반사경은 포물면인 반면, 볼록한 보조 반사경의 형태는 쌍곡면이다. 평행한 평면파 빔을 방사하기 위한 기하학적 조건은 급전 안테나가 쌍곡면의 먼 초점에 위치하고, 주 반사경의 초점은 쌍곡면의 가까운 초점과 일치해야 한다는 것이다. 일반적으로 보조 반사경과 급전 안테나는 접시의 중심축에 위치한다. 그러나 오프셋 카세그레인 구성에서는 주 접시 반사경이 비대칭이며, 그 초점과 보조 반사경이 접시의 한쪽에 위치하여 보조 반사경이 빔을 부분적으로 가리지 않는다.
이 설계는 가장 일반적인 파라볼라 안테나 설계인 "전면 급전" 또는 "주 초점" 방식의 대안이다. 이 방식에서는 급전 안테나 자체가 접시의 초점에 매달려 접시를 향해 배치된다. 카세그레인 방식은 더 복잡한 설계이지만, 특정 응용 분야에서는 전면 급전 방식보다 장점이 있어 복잡성 증가를 정당화할 수 있다.
카세그레인 방식의 단점은 급전 혼이 전면 급전 접시처럼 더 넓은 주 반사경이 아닌 더 작은 보조 반사경에 복사를 집중시키기 위해 더 좁은 빔폭 (더 높은 안테나 이득)을 가져야 한다는 것이다. 급전 혼에서 보조 반사경이 이루는 각폭은 일반적으로 10~15°인 반면, 전면 급전 접시에서 주 반사경이 이루는 각폭은 120~180°이다. 따라서 급전 혼은 주어진 파장에 대해 더 길어야 한다.
빔 도파관 안테나.
빔 도파관 안테나는 급전 전자 장비를 지상에 배치할 수 있도록 긴 전파 경로를 가진 복잡한 카세그레인 안테나의 일종이다. 이는 급전 전자 장비가 너무 복잡하고 부피가 크거나, 유지 보수 및 변경이 너무 많이 필요하여 접시에 배치할 수 없는 매우 큰 조향 가능한 전파망원경 및 위성 지상 안테나에 사용된다. 예를 들어, 극저온 냉각 증폭기를 사용하는 안테나들이 그렇다. 보조 반사경에서 들어오는 전파 빔은 경위대의 축을 통해 길게 구부러진 경로를 따라 추가 거울에 의해 반사되어 안테나가 빔을 방해하지 않고 조향될 수 있도록 한 다음, 안테나 타워를 거쳐 지상에 있는 급전 건물로 내려온다.
카세그레인 안테나 설계는 1672년경 개발되어 프랑스 프로방스 영국인 사제 로랑 카스그랭에 기인한 반사 망원경의 일종인 카세그레인 망원경에서 응용되었다. 최초의 카세그레인 안테나는 1952년 영국 보어햄우드의 엘리엇 브라더스(Elliot Bros)에서 코크란(Cochrane)과 화이트헤드(Whitehead)가 발명하고 특허를 받았다. 특허(영국 특허 번호 700868)는 후에 법정에서 이의가 제기되었으나 승소했다. 1977년에 발사된 보이저 1호 우주선은 현재 지구에서 246억 킬로미터 떨어져 있으며, 우주에서 가장 먼 인공 물체이다. 이 우주선의 3.7미터 S 및 X-대역 카세그레인 안테나(아래 그림)는 여전히 지상국과 통신할 수 있다.
헬리컬 안테나(Helical antenna)는 나선 형태로 감긴 하나 이상의 전도성 와이어로 구성된 안테나이다. 가장 일반적인 유형인 하나의 나선형 와이어로 만들어진 헬리컬 안테나는 모노파일러(monofilar)라고 불리며, 두 개 또는 네 개의 와이어가 나선형으로 감긴 안테나는 각각 바이파일러(bifilar) 또는 쿼드리파일러(quadrifilar)라고 불린다.
대부분의 경우, 지향성 헬리컬 안테나는 접지면 위에 설치되는 반면, 무지향성 설계는 그렇지 않을 수도 있다. 급전선은 나선형의 하단과 접지면 사이에 연결된다. 헬리컬 안테나는 정상 모드 또는 축 모드의 두 가지 주요 모드 중 하나로 작동할 수 있다.
정상 모드 또는 광각(broadside) 헬리컬 안테나에서 안테나의 직경과 피치는 파장에 비해 작다. 이 안테나는 전기적으로 짧은 다이폴 또는 모노폴과 유사하게 작동하며, 파장 수직 안테나와 동일하며, 이들 안테나와 유사한 방사 패턴은 무지향성이며, 나선형 축에 직각으로 최대 방사를 보인다. 모노파일러 설계의 경우 방사는 나선형 축과 평행한 선형 편파된다. 이들은 휴대용 및 차량 장착형 양방향 라디오용 소형 안테나로 사용되며, 더 큰 규모에서는 UHF 텔레비전 방송 안테나로 사용된다. 바이파일러 또는 쿼드리파일러 구현에서는 광각 원편파 방사를 실현할 수 있다.
축 모드 또는 말단 방사(end-fire) 헬리컬 안테나에서 나선형의 직경과 피치는 파장과 비슷하다. 이 안테나는 안테나 축을 따라 나선형 끝에서 빔을 방사하는 지향성 안테나로 기능한다. 원편파 전파를 방사한다. 이것들은 위성 통신에 사용된다. 축 모드 작동은 물리학자 존 D. 크라우스가 발견했다.
정상 모드 헬리컬.
나선형의 둘레가 파장보다 훨씬 작고 피치(연속적인 턴 사이의 축 방향 거리)가 1/4 파장보다 훨씬 작으면 이 안테나를 정상 모드 헬릭스라고 한다. 이 안테나는 모노폴 안테나와 유사하게 작동하며, 안테나 축에 수직인 모든 방향으로 동일한 전력을 방사하는 무지향성 방사 패턴을 가진다. 그러나 나선형 모양으로 추가되는 유도계수 때문에 이 안테나는 유도성 부하 모노폴처럼 작동한다. 공명 주파수에서 1/4 파장보다 짧다. 따라서 정상 모드 헬릭스는 풀 사이즈 1/4 파장 모노폴이 너무 클 응용 분야에서 중앙 또는 베이스 로드된 휩 안테나의 대안으로 전기적으로 짧은 모노폴로 사용될 수 있다. 다른 전기적으로 짧은 안테나와 마찬가지로 헬릭스의 이득은 풀 사이즈 안테나보다 작아서 통신 범위도 짧다. 이들의 소형 크기 덕분에 헬리컬은 HF, VHF, UHF 대역에서 이동식 및 휴대용 통신 장비용 안테나로 유용하다.
나선형에 의해 제공되는 로딩은 안테나가 물리적으로 1/4 파장의 전기적 길이보다 짧을 수 있게 한다. 이는 예를 들어 27 MHz의 파장 안테나가 길이로 이동 통신 애플리케이션에는 물리적으로 매우 부적합하다는 것을 의미한다. 헬리컬의 축소된 크기는 신호 성능의 약간의 감소만으로 훨씬 더 작은 물리적 크기로 동일한 방사 패턴을 제공한다.
직선 도체 대신 나선형 도체를 사용하는 효과는 매칭 임피던스가 공칭 50 Ω에서 25~35 Ω의 베이스 임피던스로 변경된다는 것이다. 연결 급전선이 작동 주파수에서 파장의 전기적 등가물인 한, 이는 일반적인 50 Ω 전송선로와의 작동이나 매칭에 불리해 보이지 않는다.
이동용 HF 헬리컬.
이동 통신에 사용되는 또 다른 유형의 예는 일정한 간격의 턴을 가진 것으로, 하나 이상의 다른 선형 권선이 단일 형틀에 감겨 특정 공명 주파수에서 복사 요소에 대한 전기 용량과 유도계수 사이의 효율적인 균형을 제공하도록 간격을 둔다. 이 유형의 많은 예가 27 MHz CB 라디오에 광범위하게 사용되었으며, 1960년대 후반 미국과 호주에서 다양한 디자인이 시작되었다. 현재까지 수백만 개의 이러한 '헬리컬 안테나'가 주로 이동 차량용으로 대량 생산되었으며, 1970년대부터 1980년대 후반까지 CB 라디오 붐 시기에 생산 정점에 도달하여 전 세계적으로 사용되었다.
수동 플러그인 탭이 있는 다중 주파수 버전은 1MHz에서 30MHz까지의 전체 HF 스펙트럼에 걸쳐 주파수 범위를 가지는 다중 대역 단측파대 변조 (SSB) HF 통신에서 핵심 역할을 해왔으며, 육상 이동, 해상 및 항공 대역에 전용 및 할당된 주파수에 맞게 조정된 2개에서 6개의 전용 주파수 탭 지점을 가진다. 최근 이러한 안테나는 전자적으로 조정되는 안테나 매칭 장치로 대체되었다. 대부분의 예는 구리선으로 감겨 있었고 유리 섬유 막대를 형틀로 사용했다. 일반적으로 유연하거나 단단한 라디에이터는 PVC 또는 폴리올레핀 열 수축 튜브로 덮여 있어 완성된 이동 안테나에 탄력 있고 견고한 방수 덮개를 제공한다. 유리 섬유 막대는 일반적으로 황동 피팅에 접착되거나 압착된 후 차량 지붕, 가드 또는 불바 마운트에 부착된 절연 베이스에 나사로 고정되었다. 이 장착은 효과적인 수직 방사 패턴을 위한 접지면 또는 반사기(차량에서 제공)를 제공했다.