복조
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1. 개요
복조는 수신기에서 변조된 신호로부터 원래의 정보를 추출하는 기술이다. 초기 라디오에서 모스 부호의 텍스트 메시지를 수신하는 데 사용되었으며, AM 라디오의 등장과 함께 소리 전송을 가능하게 했다. 복조 방식은 진폭 변조(AM), 주파수 변조(FM), 위상 변조(PM) 등 기저대역 신호의 매개변수가 어떻게 전송되는지에 따라 다양하며, 동기 검파기, FM 복조기, PM 복조기 등 여러 종류의 회로가 사용된다. AM 복조에는 포락선 검파기와 곱셈 검파기가 사용되며, FM 복조에는 직교 검파기, PLL, 포스터-실리 판별기 등이 활용된다. 또한 QAM 복조와 기타 다양한 복조 방식이 존재한다.
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| 복조 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 반송파로부터 원래의 정보 전달 신호를 추출하는 과정 |
| 관련 기술 | 변조 모뎀 선로 부호화 각 변조 극 변조 펄스 진폭 변조 펄스 부호 변조 펄스 밀도 변조 펄스 폭 변조 델타-시그마 변조 직교 주파수 분할 다중 방식 주파수 분할 다중 방식 다중화 |
| 변조 방식 (패스밴드) | |
| 아날로그 변조 | AM FM PM QAM SM SSB |
| 디지털 변조 | ASK APSK CPM FSK MFSK MSK OOK PPM PSK QAM SC-FDE TCM TC-PAM WDM |
| 계층적 변조 | QAM WDM |
| 스펙트럼 확산 | CSS DSSS FHSS THSS |
| 참고 자료 | |
| 용어 사전 | Demodulator - Definitions from Dictionary.com |
2. 역사
복조는 라디오 수신기에서 처음 사용되었다. 무선전신 초기 30년(1884~1914) 동안 사용된 무선 시스템은 소리를 전달하지 못하고 모스 부호로 된 텍스트 메시지를 표현한 무선파 펄스 형태로 정보를 전달하였다.
2. 1. 초기 복조 기술
초기 라디오 수신기에서 복조 기술이 사용되었다. 무선 전신 초기 30년(1884~1914) 동안에는 소리를 전달하지 않고 모스 부호 텍스트 메시지를 나타내는 무선파 펄스 형태로 정보를 전달했다. 따라서 수신기는 무선 신호 유무를 감지하여 클릭 소리를 내는 역할만 하면 충분했다. 이 장치를 검파기라고 불렀다. 최초의 검파기는 코히러였으며, 스위치 역할을 하는 간단한 장치였다. "검파기"라는 용어는 다른 유형의 복조기에도 사용되었고, 오늘날에도 라디오 수신기의 복조기를 지칭하는 데 사용되고 있다.[1]2. 2. 진폭 변조(AM) 복조의 등장
라디오파를 통해 소리를 전송하는 데 사용된 최초의 변조 유형은 진폭 변조(AM)였으며, 리처드 페이스덴이 1900년경에 발명했다. AM 라디오 신호는 정류하여 반송파의 한쪽을 제거한 다음, 필터링하여 무선 주파수 성분을 제거하면 변조된 오디오 성분만 남게 되므로 복조할 수 있다. 복구된 오디오 주파수의 진폭은 변조된 오디오 신호에 따라 달라지므로 이어폰이나 오디오 증폭기를 구동할 수 있다.[2] 페이스덴은 1904년에 묽은 산이 담긴 컵에 짧은 바늘을 담근 전해 검파기라고 하는 최초의 AM 복조기를 발명했다.[2] 같은 해 존 앰브로스 플레밍은 AM 신호를 정류할 수 있는 플레밍 밸브 또는 진공관 다이오드를 발명했다.[2]한국에서는 일제강점기에 AM 라디오 방송이 시작되면서 AM 복조 기술이 도입되었으며, 해방 이후 한국전쟁 중에도 군사 통신 및 대국민 방송에 중요한 역할을 수행했다.
3. 복조 방식
복조 방식은 반송파 신호에 기저대역 신호의 매개변수(진폭, 주파수, 위상 등)가 어떻게 전송되는지에 따라 여러 가지가 있다. 예를 들어, 진폭 변조(AM)와 같이 선형 변조된 신호는 동기 검파기를 사용할 수 있다. 반면에 주파수 변조(FM) 복조기 또는 위상 변조(PM) 복조기는 각 변조된 신호에 사용해야 한다. 이러한 기능을 수행하는 다양한 종류의 회로가 있다.[2]
반송파 복구, 클럭 복구, 비트 슬립, 프레임 동기, 레이크 수신기, 펄스 압축, 수신 신호 세기 표시, 오류 검출 및 정정 등과 같은 많은 기술은 복조기에서만 수행되지만, 특정 복조기는 이러한 기술 중 일부 또는 전혀 수행하지 않을 수도 있다.[2]
무선파를 비선형적으로 통과시키는 경우 많은 요소가 복조기 역할을 할 수 있다.[2]
- 봉투 검파
- 이승 검파(자승 검파)
- 곱셈 검파
- 동기 검파
- 지연 검파
- 직교 검파
- 펄스 계수 검파
- 경사 검파
- 비 검파
3. 1. AM 복조
AM 신호는 전송할 아날로그 신호와 직접적으로 변화하는 반응을 보이도록 반송파의 진폭을 변화시켜 정보를 인코딩한다. AM 신호를 복조하는 데 사용되는 두 가지 주요 방법은 다음과 같다.- '''포락선 검파기'''는 결맞는 복조기가 필요 없는 매우 간단한 복조 방법이다. 수신 신호의 한쪽 반을 다른 쪽보다 강화하는 정류기(단방향으로만 전류를 통과시키는 모든 것) 또는 다른 비선형 부품과 저역 통과 필터로 구성된다. 정류기는 단일 다이오드 형태이거나 더 복잡할 수 있다. 많은 천연 물질이 이러한 정류 동작을 나타내므로 라디오에서 가장 먼저 사용된 변조 및 복조 기술이었다. 필터는 일반적으로 RC 저역 통과형이지만, 정류기 다음 회로의 제한된 주파수 응답에 의존하여 필터 기능을 달성할 수 있다. 크리스털 수신기는 크리스털을 정류기로, 헤드폰의 제한된 주파수 응답을 필터로 사용하여 AM 변조의 단순성을 이용하여 부품 수가 매우 적은 수신기를 생성한다.
- '''곱셈 검파기'''는 들어오는 신호에 들어오는 신호의 반송파와 동일한 주파수 및 위상을 가진 국부 발진기의 신호를 곱한다. 필터링 후 원래 오디오 신호가 생성된다.
SSB는 반송파가 감소되거나 완전히 억압되는 AM의 한 형태로, 결맞는 복조가 필요하다.[2]
3. 2. FM 복조
주파수 변조(FM)는 AM에 비해 잡음 내성이 더 우수하고 충실도가 높다는 장점이 있다. 일반적인 FM 복조기 종류는 다음과 같다.- 직교 검파기: 신호를 90도 위상 이동시킨 후, 이동하지 않은 버전과 곱한다. 이 과정에서 제거되는 항 중 하나가 원래 정보 신호이며, 이를 선택하고 증폭한다.
- 신호를 PLL에 공급하고 오차 신호를 복조된 신호로 사용한다.
- 포스터-실리 판별기: 가장 일반적인 방법으로, 특정 주파수의 진폭을 다른 주파수에 비해 감소시키는 전자 필터와 AM 복조기로 구성된다. 필터 응답이 주파수에 따라 선형적으로 변하면 최종 아날로그 출력이 입력 주파수에 비례하게 된다.
- 비율 검파기: 포스터-실리 판별기의 변형이다.[3]
- 두 개의 AM 복조기를 사용하는 방법: 하나는 대역 상단에, 다른 하나는 하단에 동조시킨 후 출력을 차동 증폭기에 공급한다.
- 소프트웨어 정의 라디오에서 사용되는 것과 같이 디지털 신호 처리기를 사용하는 방법
- 봉투 검파
- 이승 검파(자승 검파)
- 곱셈 검파
- 동기 검파
- 지연 검파
- 직교 검파
- 펄스 계수 검파
- 경사 검파
- 비 검파
3. 3. PM 복조
위상 변조 문서에서 자세히 설명한다.
3. 4. QAM 복조
직교 진폭 변조(QAM) 복조에는 코히어런트 수신기가 필요하다. 이 수신기는 위상이 4분의 1주기만큼 차이나는 두 개의 곱셈 검파기를 사용한다. 하나는 동상(in-phase) 성분용이고 다른 하나는 직교(quadrature) 성분용이다. 복조기는 이러한 곱셈 검파기가 연속적 또는 간헐적인 파일럿 신호에 계속 동조되도록 유지한다.[2]3. 5. 기타 복조 방식
복조 방식은 반송파 신호에 진폭, 주파수 또는 위상과 같은 기저대역 신호의 매개변수가 어떻게 전송되는지에 따라 여러 가지가 있다. 예를 들어, AM(진폭 변조)과 같이 선형 변조된 신호의 경우 동기 검파기를 사용할 수 있다. 반면에 각 변조된 신호의 경우 FM(주파수 변조) 복조기 또는 PM(위상 변조) 복조기를 사용해야 한다. 이러한 기능을 수행하는 다양한 종류의 회로가 있다.[2]반송파 복구, 클럭 복구, 비트 슬립, 프레임 동기, 레이크 수신기, 펄스 압축, 수신 신호 세기 표시, 오류 검출 및 정정 등과 같은 많은 기술은 복조기에서만 수행되지만, 특정 복조기는 이러한 기술 중 일부 또는 전혀 수행하지 않을 수도 있다.[2]
무선파를 비선형적으로 통과시키는 경우 많은 요소가 복조기 역할을 할 수 있다.[2]
- 봉투 검파
- 이승 검파(자승 검파)
- 곱셈 검파
- 동기 검파
- 지연 검파
- 직교 검파
- 펄스 계수 검파
- 경사 검파
- 비 검파
4. 추가 기술
복조 방식은 반송파 신호에 진폭, 주파수 또는 위상과 같은 기저대역 신호의 매개변수가 어떻게 전송되는지에 따라 여러 가지가 있다. 예를 들어, AM(진폭 변조)과 같이 선형 변조된 신호의 경우 동기 검파기를 사용할 수 있다. 반면에 각 변조된 신호의 경우 FM(주파수 변조) 복조기 또는 PM(위상 변조) 복조기를 사용해야 한다. 이러한 기능을 수행하는 다양한 종류의 회로가 있다.
반송파 복구, 클럭 복구, 비트 슬립, 프레임 동기, 레이크 수신기, 펄스 압축, 수신 신호 세기 표시, 오류 검출 및 정정 등과 같은 많은 기술은 복조기에서만 수행되지만, 특정 복조기는 이러한 기술 중 일부 또는 전혀 수행하지 않을 수도 있다.
무선파를 비선형적으로 통과시키는 경우 많은 요소가 복조기 역할을 할 수 있다.[2]
참조
[1]
웹사이트
Demodulator - Definitions from Dictionary.com
http://dictionary.re[...]
dictionary.reference.com
2008-05-16
[2]
뉴스
Ghostly voices
https://www.newscien[...]
New Scientist
1999-10-02
[3]
웹사이트
The ratio detector
http://www.tpub.com/[...]
[4]
웹인용
Demodulator - Definitions from Dictionary.com
http://dictionary.re[...]
dictionary.reference.com
2008-05-16
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