변조회로
변조(Modulation)이란?
변조는 정보를 저장·전송하기 위해 반송파(Carrier)의 진폭·주파수·위상을 원 신호(Message)의 파형에 따라 변경하는 과정이다.
아날로그 변조의 종류
- 진폭 변조(AM) : 반송파의 진폭을 정보 신호의 진폭에 비례하여 변화시킨다.
- 주파수 변조(FM) : 반송파의 주파수를 정보 신호의 진폭에 비례하여 변화시킨다.
- 위상 변조(PM) : 반송파의 위상을 정보 신호의 진폭에 따라 변화시킨다.
측파대 전송(Sideband Transmission)
측파대는 반송파 주파수 fc 기준으로 생성되는 상측파대(USB)와 하측파대(LSB)를 말하며, 양측파대(DSB) 모두 또는 일부만 전송할 수 있다. USB와 LSB는 동일한 정보량을 갖는다.
측파대 전송 방식
- 양측파대(DSB)
- DSB-SC : 반송파 없이 상·하측파대만 전송한다.
- DSB-LC (일반 AM) : 변조되지 않은 반송파를 함께 전송한다.
- 단측파대(SSB)
- 한측파대만 전송하며, 필터 방식 또는 위상 변환 방식으로 구현한다.
- 잔류측파대(VSB)
- 한측파대 대부분과 다른측 일부를 함께 전송한다.
AM 변조 (DSB-LC)
AM(Amplitude Modulation)은 일반적으로 DSB-LC 방식을 의미하며, 반송파 진폭이 원 신호에 따라 변화한다.
DSB-SC 방식
DSB-SC(Double Sideband Suppressed Carrier)는 반송파를 억압하고 양측파대만 전송하는 방식이다.
회로 예시: Balanced Modulator
DSB-LC 방식
DSB-LC(Double Sideband Large Carrier)은 반송파를 포함하여 전송하기 때문에 수신기에서 반송파 복구가 용이하다.
SSB 변조
SSB(Single Sideband)는 양측파대 중 하나만 전송하여 대역폭을 절감하는 방식이다.
- 대역통과 필터 방식 : 빠른 감쇠 특성의 필터 필요.
- 위상 변환기 방식 : 힐베르트 변환을 통해 90° 위상 지연된 신호를 생성한다.
VSB 변조
VSB(vestigial sideband)는 한측파대 대부분과 다른측 일부를 전송하며, TV 방송에 적합하다.
변조 방식 비교
| 방식 | DSB-SC | DSB-LC | SSB | VSB |
|---|---|---|---|---|
| 반송파 포함 | 없음 | 있음 | 없음 | 일부 포함 |
| 대역폭 | 2B | 2B | B | <2B |
| 전력소모 | 높음 | 중간 | 낮음 | 중간 |
| 수신 복잡도 | 높음 | 낮음 | 높음 | 중간 |
| 검파 방식 | 동기 | 비동기 | 동기/비동기 | 동기 |
푸리에 변환
시간 영역 신호 \(x(t)\)를 주파수 성분 \(X(f)\)로 변환하는 수학적 도구이며, 다음과 같이 정의된다:
\[ X(f) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t) e^{-j2\pi ft} \, dt \]
Hilbert 변환
실수 신호 \(x(t)\)의 위상을 90° 지연시켜 직교 성분을 생성하는 연산이며, 다음과 같이 정의된다:
\[ \mathcal{H}\{x(t)\} = \frac{1}{\pi} \text{P.V.} \int_{-\infty}^{\infty} \frac{x(\tau)}{t - \tau} \, d\tau \]