카 오디오 정밀측정 (선행 Final)

1. 주파수 변조 / 진폭 변조 개념 파악

2. RF 임피던스 50/75Ω 과 임피던스 매칭 개념 파악

3. 측정을 위한 계측기 결선도

4. BTL 개념 (밸런스/언 밸런스 오디오 출력)

5. 전압 단위 개념 (Vrms=Vpp 변환 계산)

6. 오옴의 법칙 (V2/R=W 계산)

7. dB 단위 개념 파악 (6dB의 의미)

8. 주파수 응답특성 개념 파악

9. FM에서 Pilot Signal의 역할

10. 스테레오에서 Separation 이란?

11. 라디오에서 캐리어 주파수 란?

12. 변조율 개념 (변조율 이란?)

13. 엠파시스 / 디엠 파시스 개념

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9. FM에서 Pilot Signal과 Separation

 

 라디오 모노 방송을 청취 시에는 그림에서 표시된 Mono Audio 대역에서 방송 수신을 하게 된다. 바로 이어지는 Pilot Signal을 기준으로 믹서에서 스테레오 Left와 Right 오디오를 분리하여 수신하게 된다. 이때 필요한 Subcarrier 주파수는 Pilot Signal을2채 배 하여 얻게 된다.  여기서 Pilot Signal의 역할은 스테레오 방송 수신을 하기 위한 시그널이고 이 신호를 인위적으로 off 하거나 전파장애로 수신이 원활하지 않을 시는 스테레오 방송이 안되고 모노방송이 된다.

 좌, 우 Audio가 분리된 스테레오 방송에서 크로스 토크(Cross talk)가 작아야 한다는 것이다. 내부에 회로 또는 인코딩 시 서로 다른 채널에 오디오가 섞이는 정도를 말하는데, 전반적으로 이 값이 작을수록 좋은데, 이것을 채널 분리도 (Separation) (Separation)라고 한다.

 

10. 캐리어 주파수 (Carrier Frequency)

 

 라디오에서 반송 파 또는 캐리어 주파수는 쉽게 말해서 방송 수신 주파수 즉 95.1 MHz, 107.7 MHz 이렇듯 방송을 대표하는 주파수를 의미한다. 다시 말해서 방송 오디오를 변조를 통해서 정보를 담고 공중으로 날려 보내기 위한 주파수이다. 라디오 측정 시 주파수라는 용어를 자주 사용하는데, 여기서 캐리어 주파수는 수신을 위해 탱크 회로 등을 통해 동조할 때 사용되는 용어이고 다른 베이스밴드 주파수, 중간 주파수 등과 혼동되어서는 안 된다.

 

 

 신호가 믹스되어 변조된 주파수가 되기 이전 캐리어 주파수는 변동이 없는 고유의 주파수를 가지고 있는 파형을 볼 수 있다. 믹서를 통해 시그널이 가미가 되고 변조가 되면 그림처럼 AM 은 신호의 크기에 따라 진폭이 변하고 FM 은 신호의 크기에 따라 주파수가 변하게 된다. 변조를 하기 위해 입력되는 입력 신호는 우리의 음성 또는 음악 등의 베이스밴드 주파수로 정밀측정 시 캐리어 주파수와 자주 혼동하게 되므로 주의가 필요하다.

 

11. 변조율 (Percentage of Modulation)

 

그림은 FM 라디오 채널(캐리어 주파수) 별 대역폭을 주파수 스펙트럼으로 표시한 그림이다. 각 채널 간격은 100KHz (0.1 MHz)로 FM 대역폭 100%를 반영하면 채널 간 여유공간은 25.5KHz 정도 남게 된다. 우리나라 FM 방송은 홀수 주파수만 사용하므로 200KHz 간격으로 방송채널이 운영된다. 실제로 국내에선 채널 간 간섭은 경험하기 어렵다.

 FM 라디오의 변조는 주파수가 변동되는 주파수 변조 이므로 100% 변조 시 주파수의 폭은 75KHz이다. 변조에 이용되는 주파수폭을 많이 사용하면 데이터는 더 많이 담을 수 있고, 음성이나 오디오일 경우는 좀 더 많은 오디오 높낮이를 담을 수 있어서 실제로 100% 변조를 사용하면 오디오 음량이 더 커지는 것을 볼 수 있다.

 

 위에서 처럼 주파수가 변이 되는FM에 경우는 대역폭을 주파수로 표기할 수도 있고, 퍼센트로 표시할 수도 있다. 95.3 MHz캐리어 주파수에 표기된 대역폭은 30% 변조된 폭을 보여주는 것으로 주파수로 표기하면 22.5KHz가 된다. 표준 변조율은 일반적으로 30% 사용한다.

주파수가 아닌 진폭이 변하는 AM 라디오는 대역폭이 진폭이 될 것이며, 애석하게도 대역폭은 주파수로 표기할 수도 없다. 그래서 기준 진폭 대비 몇 퍼센트 이렇게만 표기하게 된다. 그래서 AM 대역폭은 표준 30% 또는 100% 변조 이렇게 사용된다. 나중에 정밀 측정 시 AM 은 왜 30%로 표기하고 FM은 왜 22.5KHz로 표기하는지에 대한 질문에 대한 답이기도 합니다.

 

12. 프리 엠파시스(pre emphasis) / 디 엠파시스(de emphasis)

 

 방송국에서 오디오 신호를 캐리어 전파에 실어서 보내고, 수신해서 들으면 원래 오디오 신호 외 잡음들이 같이 들리게 됩니다. 음성신호나 오디오의 가청 신호의 대부분의 에너지는 저주파 대역에 집중되고, 고 주파수에서는 비교적 에너지가 낮다. FM 잡음은 저 주파수에서 잡음 전력이 작으나 고 주파수로 올라 갈수록 잡음 전력이 증가된다. 그래서 이를 개선하기 위해 송신하기 전에 고주파 대역 주파수를 미리 강화한 다음 송신할 필요가 있으며 이때 높은 주파수를 미리 강화시키는 회로를 프리엠 파시스라 한다. 여기서 강화한다는 의미는 원래 신호의 크기보다 증폭을 한다고 받아들여도 무리가 없을 듯하다. 그 방법은 저항과 콘덴서로 이루어진 회로를 통해서 하게 되는데 CR 값 즉 시정수가 존재하게 됩니다. 그래서 우리나라에 경우는 75uS, 유럽은 50uS 이렇게 각 국가마다 다른 시정수를 사용하게 됩니다.

 

 프리엠파시스 된 라디오 신호를 수신기에서는 다시 강화된 고대역에 대하여 다시 디엠 파시스 하게 되면 원래의 오디오 시그널을 얻게 되는 원리입니다. 그래서 라디오 정밀측정 시 이 프리엠 파시스 적용 여부에 따라 다른 측정값을 얻게 되는 것입니다.

 

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