Chapter 17 통신 회로.

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1 Chapter 17 통신 회로

2 17-1. 기본적인 수신기 진폭 변조(AM ; amplitude modulation)
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

3 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

4 - 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

5 Fig 17-2 am rec. block AM 수신기의 신호 흐름

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

7 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

8 - 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

9 17-2. 선형 곱셈기 4 상한 곱셈기 4 상한 극성 및 그 곱들 4 상한 곱셈기 전달 특성 기본적인 선형 곱셈기
선형 곱셈기 4 상한 곱셈기 4 상한 극성 및 그 곱들 Fig Basic linear multiplier 4 상한 곱셈기 전달 특성 기본적인 선형 곱셈기

10 곱셈기의 기본적인 응용 곱셈기 제곱 회로 분할회로 제곱근 회로 평방 제곱 회로
Fig quadrant multiplier curve 분할회로 제곱근 회로 평방 제곱 회로

11 17-3. 진폭 변조 곱셈 과정 - 저주파수(변조신호)와 고주파수(반송파주파수)의 진폭을 변화시키는 과정
진폭 변조 - 저주파수(변조신호)와 고주파수(반송파주파수)의 진폭을 변화시키는 과정 - 반송파 주파수는 변조신호가 안테나로 전달될 수 있도록 역할 진폭 변조의 기본 개념 Fig Block modulator w/signals 곱셈 과정 곱셈 과정

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

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

14 표준 진폭 변조(AM) 표준 진폭변조의 출력 스펙트럼 Fig block am modulation

15 진폭 변조기의 블록도 Fig block am modulation 진폭 변조기에서 덧셈 회로의 구현

16 17-4. 혼 합 기 17-4. 혼 합 기 - 신호 주파수를 다른 주파수로 변화 시키는 주파수 변환기
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 혼 합 기 혼합기의 기능 Fig mixing and IF 혼합기의 기능 선형 곱셈기로서의 혼합기

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

18 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

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

20 17-7. 주파수 변조 기본적인 주파수 변조기 FM 복조 - 반송파 주파수가 변조 신호에 따라 증가 또는 감소하는 변조방식
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 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

21 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

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

23 - 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

24 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