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발진기를 다루다보면 꼭 나오는 용어인 이 부성저항이란 의미는 처음 들으면 당혹스러운 개념입니다. 저항이 어떻게 마이너스 값이 될 수 있을까요. 

일반적으로 저항(resistance)란 개념은, 입력된 전력을 열로 소모하는 그야말로 소모성 소자입니다. 이 경우 당연히 저항은 양(+)의 기호가 됩니다. 그렇다면 음(-) 저항이란 무슨 뜻일까요? 그것은 결국 저항의 개념의 연장선 그대로 이해할 수 있습니다. 양의 저항값이 전력을 소모한다면, 음의 저항이 의미하는 것은 전력을 생성해낸다는 의미입니다.

실제로 이 부성저항이라는 말은, 어떤 물리적으로 존재하는 특수 저항소자를 말하는 것은 아닙니다. 엄밀히 말해서 저렇게 전력이 생성되는 과정을 표현하기 위해 만들어진 '개념적' 용어입니다. 마치 발진의 에너지원처럼 표현되지요. 그래서 DC전원을 받아서 RF전력으로 변환해내는 발진기와 관련하여 주로 사용되는 용어입니다.

이것은 결국 마치 입력측에서 신호가 반사되는 개념처럼 묘사됩니다. 아시다시피 일반적으로 반사되는 전력은 입사되는 전력보다 작아야 정상이라고 합니다. 하지만, 발진상태에서는 반사계수가 1 (0dB)를 넘어서게 됩니다. DC만 인가한 상태에서 RF 입력 없이도 새로운 주파수의 RF신호를 만들어내서 반사전력에 들어가 버리는 것이지요. amp나 active mixer 설계시 반사계수가 1을 넘어 버리면 보통 발진이 일어나고 있다고 판단하는 것과 동일합니다. 그 발진이나 이 발진이나 원리적으로 같은 것이기 때문이지요.

이렇게 입력측에서 반사되는 전력이 입력측으로 나간 전력보다 더큰 전력이 되어 돌아오기 때문에, 입력측의 부하가 전력을 소모하는 +저항성분이 아니란 것을 알 수 있습니다. 이것을 설명하기 위해서는 음의 저항이라는 개념이 필요하고, 그것을 쉽게 표현하기 위해 부성저항이라는 개념을 만들어 사용하게 되는 것이지요.

그렇다면 negative resistance 개념은 위에 설명한 feedback 방법과 다른 얘기일까요? 그렇지는 않습니다. 둘다 맞습니다. 이것은 엄밀하게 말해서 어떤 설계 방법의 차이가 아니라, 해석하는 관점의 차이입니다. 발진기의 원리를 이해하는데는 보시다시피 feedback 이론이 이해가 쉽습니다. 하지만 microwave 대역의 발진기 설계에 있어서는 negative resistance의 개념으로 접근하여, S11과 부하저항의 값을 통해 설계결과를 검증하는 것이 유리한 경우가 많습니다.  결과적으로 feedback에 의해 축적되는 발진주파수 에너지 생성은 negative resistance로 표현될 수 있다 라는 식으로 정리가 됩니다.

출처 : RF 디자인하우스