실험09 - 진폭변조회로

I. 이론

1. 진폭변조

ㅇ 변조(modulation): 반송파(carrier) 신호를 변화시켜서 전송하고자 하는 신호를 이용하여 반송파(정현파) 신호의 패러미터(진폭, 주파수, 위상)을 변화

- 진폭변조(AM): 전송하고자 하는 신호에 비례하여 반송파(carrier) 신호의 진폭(크기)를 변화

- 주파수변조(FM): 전송하고자 하는 신호에 비례하여 반송파(carrier) 신호의 주파수를 변화

- 위상변조(PM): 전송하고자 하는 신호에 비례하여 반송파(carrier) 신호의 위상을 변화

2. 진폭변조 기초

: 반송파(carrier wave)

: 변조(modulating) 신호

: 진폭된 신호(AM signal)

변조도(modulation index):

AM신호의 주파수 스펙트럼

A=1, M/2=10^-12.19/10= 0.06, M=0.12, depth of modulation = 12%

반송파 전력:

측대파(sideband)에 실려 있는 전력:

총전력:

총전력 대 반송파 전력비율:

순시 최대전압:

순시 최대전력:

M의 최대값 1 → 측대파에 실려 있는 전력 최대 1/6 → 측대파에 신호에 대한 모든 정보가 있음. → 전체 전력의 16.7%만 있어도 정보가 전달됨.

예: 반송파 전력 400W, 100% AM 변조 → 상측대파 100W, 하측대파 100W, 반송파 400W, 총 600W

3. AM 변조 용도

ㅇ 양방향 라디오(무전기)

ㅇ VHF 항공 음성통신

ㅇ 아마추어 무선통신(citizens band radio)

ㅇ AM 라디오 방송(mediumwave AM radio broadcasting)

장파(long wave): 148.5-283.5kHz, 9kHz 채널간격. 유럽, 아프리카, 아시아 일부지역(ITU R1)

중파(medium wave): 520-1610kHz, 9/10kHz 채널간격, 중파확장대역 1610-1710kHz (ITU R2) 단파(short wave): 1.711-30.0MHz, 5kHz 채널간격

ㅇ 중파 라디오 방송

송신출력: 0.25-50kW

원신호 대역폭: 40Hz-10.2kHz (음악방송), 40Hz-5kHz (비음악방송)

수신기 신호대 잡음비: 50dB

4. AM 변조 종류

ㅇ DSB-AM(double sideband amplitude modulated): carrier spectrum + LSB(lower sideband) + USB(upper sideband). full wave 신호라고도 함. 수신기를 쉽게 구현할 수 있다. 중파(0.5-1.5MHz) 라디오 방송에 사용

ㅇ DSB-SC(DSB suppressed carrier)

- 평형변조기(balanced modulator)를 사용하여 변조.

- 복조가 어려우므로 널리 사용되지는 않는다.

- 사용 예: 아날로그 TV 방송에서 색정보 전송. FM 방송과 TV 방송에서 스테레오 음성 송출

ㅇ SSB-SC(single sideband suppressed carrier) = SSSC: no carrier spectrum + LSB or USB.

- 반송파는 신호정보를 담고 있지 않으며 두 측대파 중 어느 한쪽 측대파만 있어도 정보전송 가능

- AM 원신호는 상측대파, 하측대파, 반송파로 구성된 다중신호이다. 50MHz 이하의 주파수에서는 이들이 이온층과 대기권 상층부에 의해 약간 다르게 영향을 받아서 직접파와 반사파가 간섭을 일으킨다(selective fading). SSB의 경우 selective fading의 영향이 없다.

- PEP(peak envelope power): 변조신호의 진폭이 가장 클 경우의 SSB 신호의 전력.

- PEP는 AM 송신기 최종 증폭단의 DC supply voltage와 peak current로부터 구할 수 있다.

- 평균전력: 음성신호의 경우 PEP는 음성 원신호가 가장 클 때 발생. 보통 평균전력은 PEP의 1/4-1/3 수준

- 측대파 1개 사용. 수신기가 복잡하고 고가. 송신기 출력을 크게 줄일 수 있음. 선박-해변(ship-to-shore) 통신 등 점대점 통신에 사용. 이 경우 통신 장치마다 송신기와 수신기 1개가 사용됨. 이 경우 송신기 출력을 줄이는 것이 경제적. 또한 변조신호가 없을 경우(음성통화 중 쉬는 부분), 송신출력 0이므로 총체적으로 훨씬 효율적