변조의 정의와 종류

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변조의 정의와 종류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.변조의 정의

2.변조의 필요성

3.변조의 종류

4.진폭변조

5.주파수변조(FM : Frequency Modulation

6.위상변조(PM : Phase Modulation)

7.FM과 PM의 차이점

본문내용

해결하기 위하여 SSB와 DSB의 절충방식을 잔류측대파(VSB :Vestigial Sideband)통신방식이라 한다
이 방식에서는 SSB에서 처럼 한쪽 측파대를 완전히 제거하지 않고 한쪽 측파대의 일부를 남기도록 하는 필터를 사용한다.
이 방식은 SSB와 DSB의 장점만을 취하고 단점은 하나도 취하지 않는 방식이다
또 선택성 페이딩에 있어서도 주파수 대역폭이 1/2 이므로 DSB 보다 영향을 작게 받는다.
만일 VSB 신호와 충분히 큰 반송파를 함께 보내면 수신측에서도 비동기 검파로 정보신호를 얻을 수 있다 . TV 방송에서는 VSB의 영상신호와 큰 반송파를 동시에 보내고 있으므로 TV 수신기에서는 비동기 검파인 포락선 검파로 간단히 영상신호를 얻을 수 있다.
5.주파수변조(FM : Frequency Modulation)
주파수변조는 반송파의 진폭을 일정하게 유지한 채 반송파의 주파수를 신호파에 따라 변화 시키는 것이다.
반송파는 ec = Ec sin ωct
신호파는 es = Es cos ωst 라 하면..
반송파의 각 주파수(ωc)를 중심으로 신호파에 비례하는 양 kㆍEs cos ωst만큼 변동시키면 순시 각주파수 는 ω = ωc + ㆍEs cos ωst
위 식 ω는 신호파에 따라 변화하고 있으므로, 전 각변위를 θ라고하면,
ω = dθ/dt= ∫ωdt = ωct + kㆍEs / ωs × sin ωst 가 된다.
따라서 주파수 변조된 파 efm 은
efm=Ecsin(ωct+kㆍEs/ωs×sin ωst)= Ec sin(ωct+mf sin ωst)
와 같으며, 여기에서 mf 는 변조도를 의미한다.
fd (최대 각주파수 편이 )
mf= ----------------------
fs(신호파의 주파수)
FM파는 fc를 중심으로 ±fs, ±2fs …..로 떨어져서 무수한 측대파를 갖는다.
따라서 넓은 대역폭을 점유하게 된다. 변조도 mf가 증가될수록 측대파 수도 증가한다.
즉, mf = fd / fs 에서 mf가 증가할 수록 측대파는 무수히 많아져 무한대의 대역폭을 가진다.
그러나 ωs 가 적을 때 mf가 커지고 측대파는 무수히 많이 생기나 ωs 가 작기 때문에 대역폭은 그다지 넓어지지 않는다. 반대로 ωs 가 커지면 mf가 작아져 측대파 수는 적어진다 .
따라서, 대역폭이 넓어질 염려가 없고 점유 대역폭을 일정 범위 내로 억제할 수 있는 것이다. 즉 Carson의 주장에 대해 실제로 99% 이상의 세력이 최대 주파수편이 fd의 2배가 되는 B=2 fd 이내에 든다는 것을 Amstrong이 실험적으로 증명하였다.
이로서 오늘날과 같은 저 잡음 초 다중변조가 이 방식의 실현으로 가능하게 되어 FM 만능시대를 이루게 되었다.
6.위상변조(PM : Phase Modulation)
위상변조는 일반적인 신호형태에서 반송파 위상 Θ가 정보 신호에 따라 변하는 방식으로 피변조 신호에서 진폭과 주파수가 일정하고 위상이 정보 신호에 따라 변함을 의미한다.
PM의 특징
-수정 발진기를 사용하므로 간접으로 주파수 변조가 가능
-점유 대역폭이 신호 주파수가 높아지면 증가
-잡음의 크기가 전 주파수 대역에 걸쳐 일정
-수정 발진기를 사용하므로 안정도가 높음
반송파는 ec = Ec sin (ωct + Θc)
신호파는 es = Es sin ωst 라 하면..
반송파의 위상을 신호파의 진폭 Es에 비례하는 양 KEs 만큼 ωs에 따라 변화시키면 순시치 Θc는 Θ = Θc +KEs cos ωst = ∫ωcdt + Θ = ωct + Θc +KEs cos ωst로 되어전 각 변위 Θ를 구할수 있다.
위식에서 c는 t = 0일 때의 위상각으로 t의 기준을 정리하는데 따라 결정되므로Θc =0 이라고 가정하면 epm = Ec sin(ωct + mp cos ωst )로 된다.
mp = KEs = ΔΘ (위상변조지수)
이동무선통신에서 수신 전계 강도의 변동 범위가 크기 때문에 입력레벨에 관계 없이 출력 레벨이 항상 일정하므로 기존 아날로그 셀룰러 이동통신에 이용된다.
7.FM과 PM의 차이점
진폭변조는 변조신호의 스펙트럼을 반송파 주파수 부근으로 옮기는 것 외에 새로운 주파수의 발생이 없으므로 선형변조(Linear Modulation)라고도 부르며, 선형 변조의 주파수 대역폭은 변조신호(정보)의 대역폭의 2배를 초과하지 않는다.
또한 수신된 신호의 S/N비는 전송된 신호 전력의 증가에 의해서만 개선될 수 있다.
주파수 변조와 위상변조를 합쳐서 각변조라 하는데 일반적으로 각 변조는 변조 대역폭 보다 훨씬 큰 대역폭을 갖으며, 새로운 주파수 성분을 발생하는 성질을 가지므로 비선형 변조(Nonli-near Modulation)라고도 부른다.
따라서 각 변조는 대역폭이 넓고 시스템이 복잡하지만 수신된 신호의S/N비는 그만큼 개선되는 특징이 있다.
FM과 PM은 근본적으로 다른 점은 없으나 PM의 경우에는 피 변조파(변조된 파)의 순시 위상이 변조신호(정보신호)에 비례하고, 순시 주파수는 변조신호의 미분(파형의 기울기)에 비례하는데 비하여FM의 경우는 피변조파의 순시 위상은 변조신호의 적분값에 비례하고, 순시 주파수는 변조신호에 비례 한다.
고로 정보신호를 적분 후 PM하면 FM파가 되고, 미분 후 FM하면 PM파가 된다.
적분 → PM → FM
미분 → FM → PM
FM과 PM의 차이점은 FM파의 최대 주파수 편이(Δf)는 변조 신호의 진폭에만 비례하는데 비해 PM파의 경우는 변조신호의 진폭 뿐만 아니라 변조신호의 주파수에도 비례한다.
그러므로 PM파를 전송하는데 필요한 주파수 대역은 일정하지 않고 변조신호의 주파수에 크게 관계가 되므로 Δf가 일정할 때 PM은 바람직하지 못하다
FM파는 변조기에 적분기가 필요하고 (실제의 경우 변조신호를 적분 후에 PM하여 FM신호를 만드는 방식이 직접 FM파를 만드는 것 보다 쉽다), PM파는 복조기에 적분기가 필요하므로, 적분기 가격이 비싸고 1개의 송신기를 이용한 Broadcasting의 경우 수신기는 여러 대 이므로 FM 방식이 PM 방식보다 유리하다.
또 대기로 전송하기 전에 변조신호(정보신호)를 적분하는 것이 잡음의 간섭을 적게 받게 된다.

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