Chapter 17 통신 회로

17-1. 기본적인 수신기 진폭 변조(AM ; amplitude modulation) 17-1. 기본적인 수신기 진폭 변조(AM ; amplitude modulation) - 소리 또는 음악과 같은 오디오 정보를 대기 중에 전파되는 전자기파에 의하여 보내는 방법 - 반송파를 가진 신호의 진폭 fc가 소리 또는 음악과 같은 오디오 신호의 변조신호에 의해 변화 - 반송파 주파수는 수신기가 알려진 주파수에 동조되도록 함. - AM 파형은 반송파 주파수와 상측 주파수(fc+fm), 하측 주파수(fc–fm) 를 포함하고, AM 방송 수신기의 주파수 대역은 540KHz~1640KHz Fig 17-1 am signal 진폭 변조 신호

슈퍼헤테로다인(superheterodyne) AM 수신기 - 안테나 : 모든 방사 신호를 수신 - RF 증폭기 : 방송 주파수 대역내의 반송파 주파수와 동조하여 증폭 - 국부 발진기 : 선택된 RF 주파수보다 455 kHz 높은 주파수의 사인파 발생 Fig 17-2 am rec. block 슈퍼헤테로다인 AM 수신기 블록 다이어그램

- 혼합기 : RF 증폭기와 진폭 변조된 RF 신호와 국부 발진기의 사인파를 혼합하여(헤테로다이닝) 합 주파수와 차주파수 생성 - 중간주파수 증폭기 : 입력은 455 kHz AM 신호로 원래 신호의 복제로 이 신호의 레벨을 증폭 - 검파기 : 중간 주파수로 부터 변조신호를 복구 - 오디오 및 전력 증폭기 : 검파된 오디오 신호를 증폭시키고 스피커 구동 - AGC : 수신신호의 신호에 비례하는 검파기로부터 직류 레벨을 제공하는데 이는 수신되는 반송파 신호의 세기가 일정하도록 이득 조정하여 귀환 Fig 17-2 am rec. block 슈퍼헤테로다인 AM 수신기 블록 다이어그램

Fig 17-2 am rec. block AM 수신기의 신호 흐름

주파수 변조(FM ; frequency modulation) - 변조신호에 따라 주파수를 변화 - FM 방송 주파수 대역은 88MHz~108MHz Fig 17-4 FM signals 주파수 변조

슈퍼헤테로다인(superheterodyne) FM 수신기 - FM 시스템은 AM에 비해 더 높은 주파수에서 동작 - 차이점은 오디오 신호가 변조된 중간 주파수로부터 복구되는 방식 (리미터, 변별기, 디엠퍼시스 회로에 의해) Fig 17-5 Block FM 슈퍼헤테로다인 FM 수신기 블록 다이어그램

- RF 증폭기 : 88 MHz ~ 108 MHz의 주파수 신호를 증폭 - 혼합기 : AM 수신기와 동일하고 출력이 10.7 MHz - 중간주파수 증폭기 : 10.7 MHz FM 를 증폭 - 리미터 : IF 증폭기로 부터 출력되는 FM 신호의 원하지 않는 부분을 제거하고, 일정한 진폭의 FM 출력 발생 - 변별기 : AM 수신기의 검파기와 동일한 동작(음성신호 복구) - 디엠퍼시스 : 프리엠퍼시스의 과정에 의해 발생되는 저주파와 고주파의 음성신호가 적절한 진폭관계가 되도록 조정 Fig 17-5 Block FM FM 수신기의 신호 흐름

17-2. 선형 곱셈기 4 상한 곱셈기 4 상한 극성 및 그 곱들 4 상한 곱셈기 전달 특성 기본적인 선형 곱셈기 17-2. 선형 곱셈기 4 상한 곱셈기 4 상한 극성 및 그 곱들 Fig 17-10 Basic linear multiplier 4 상한 곱셈기 전달 특성 기본적인 선형 곱셈기

곱셈기의 기본적인 응용 곱셈기 제곱 회로 분할회로 제곱근 회로 평방 제곱 회로 Fig 17-8 4 quadrant multiplier curve 분할회로 제곱근 회로 평방 제곱 회로

17-3. 진폭 변조 곱셈 과정 - 저주파수(변조신호)와 고주파수(반송파주파수)의 진폭을 변화시키는 과정 17-3. 진폭 변조 - 저주파수(변조신호)와 고주파수(반송파주파수)의 진폭을 변화시키는 과정 - 반송파 주파수는 변조신호가 안테나로 전달될 수 있도록 역할 진폭 변조의 기본 개념 Fig 17-18 Block modulator w/signals 곱셈 과정 곱셈 과정

합 주파수와 차 주파수 평형 변조 해석 - 두 사인파를 곱하면 원래의 반송파의 형태가 보이지 않는 진폭변조 형태 Fig 17-18 Block modulator w/signals

평형 변조의 주파수 스펙트럼 평형 변조기로서의 선형 곱셈기 선형 곱셈기의 입력 및 출력 스펙트럼 평형 변조기로서의 선형 곱셈기 Fig 17-20 spectral illustration of linear amp 평형 변조기로서의 선형 곱셈기

표준 진폭 변조(AM) 표준 진폭변조의 출력 스펙트럼 Fig 17-24 block am modulation

진폭 변조기의 블록도 Fig 17-24 block am modulation 진폭 변조기에서 덧셈 회로의 구현

17-4. 혼 합 기 17-4. 혼 합 기 - 신호 주파수를 다른 주파수로 변화 시키는 주파수 변환기 17-4. 혼 합 기 - 신호 주파수를 다른 주파수로 변화 시키는 주파수 변환기 - 국부 발진기에서 나온 신호와 함께 변조된 RF 신호를 입력으로 받아 두 입력 주파수 차와 합과 같은 주파수를 가진 변조 신호 생성 17-4. 혼 합 기 혼합기의 기능 Fig 17-30 mixing and IF 혼합기의 기능 선형 곱셈기로서의 혼합기

17-5. AM 복조 기본 AM 복조기 IF로 변환된 AM 신호 복조의 예 Fig 17-32 basic AM demodulator 복조의 예

17-6. IF 및 오디오 증폭기 IF 증폭기 - 주파수 선택회로 - 특별한 대역폭(AM : 455KHz, FM : 10.7MHz)의 중심 주파수에서 동작하도록 동조된 증폭기 - 수신되는 전체 반송파 주파수에 대해 단일 공진 주파수에서 동작하도록 설정 Fig 17-36a&b basic IF amp AM 수신기에서 IF 증폭기의 기본 함수 설명 기본적인 IF 동조회로

오디오 증폭기 - 3KHz ~ 15KHz의 대역폭 - IC 오디오 증폭기가 널리 이용(LM 286) Fig 17-36a&b basic IF amp 수신시스템에서 오디오 증폭기

17-7. 주파수 변조 기본적인 주파수 변조기 FM 복조 - 반송파 주파수가 변조 신호에 따라 증가 또는 감소하는 변조방식 17-7. 주파수 변조 - 반송파 주파수가 변조 신호에 따라 증가 또는 감소하는 변조방식 기본적인 주파수 변조기 주파수 변조 가변 리액턴스 VCO - 변조신호를 가지고 발진기의 주파수를 가변(VCO) Fig 17-41 fm waveforms 전압제어 발진기를 가진 주파수 변조 기본적인 가변 리액턴스 VCO FM 복조 - 경사 검파, 위상 천이 검파, 비율 검파, 4 상한 검파, 위상동기 루프 복조

17-8. 위상 동기 루프(PLL) - TV 수신기, 모뎀, 데이터 동기화 회로, 원격 측정 수신기 등에 응용 기본 PLL 개념 - 위상 검출기, 저역통과필터, 전압제어 발진기로 이루어지는 귀환회로 - 입력신호를 동기화 하는 역할 - 입력신호의 위상이 변하면 주파수 변화를 일으켜 입력신호와 같은 VCO 주파수를 유지하기 위한 위상검출기의 출력을 증가 또는 감소 기본적인 PLL 블록도

위상 검출기 – 선형 곱셈기 Fig 17-46 block PLL 기본 위상 검출기/필터 동작 - 필터 출력 전압은 입력신호와 VCO 신호 사이에 위상차에 비례하며, VCO를 위한 제어 전압으로 사용

- LC 발진기, 수정발진기, RC 발진기, 멀티바이브레이터 전압제어 발진기(VCO) - LC 발진기, 수정발진기, RC 발진기, 멀티바이브레이터 - 전압 가변 커패시터로서 버렉터 다이오드를 사용하는 가변 리액턴스의 원리에 의해 동작 - 버렉터 다이오드의 용량은 역방향 바이어스 전압에 따라 역으로 비례(용량은 역 바이이어스 전압이 증가하면 감소하고, 전압이 감소하면 용량이 증가) - 발진주파수는 Fig 17-50 기본 VCO 동작

기본적인 PLL 동작 정적인 조건에서 잠김 상태의 PLL fi가 감소할 때의 PLL 동작 fi가 증가할 때의 PLL 동작 Fig 17-50 fi가 감소할 때의 PLL 동작 fi가 증가할 때의 PLL 동작