◎ 디지털 변조1. 디지털 변조가 필요한 이유는?디지털 변조 방식으로 전환하게 되면 정보 처리용량이 증가하게 되고 디지털 정보를 제공하는 서비스프로그램들을 활용할 수 있게 되며, 데이터 보안성, 통신 품질, 속도의 향상등이 가능해집니다. 통신 시스템 개발자들은 RF 스펙트럼은 공유해야 하며 통신 서비스의 증가로 하루가 다르게 늘어가고 있는 서비스 사용자들을 전부 수용하는 데 어려움이 있습니다.디지털 변조 방식은 이러한 많은 양의 정보를 전송함에 있어서 아날로그 변조방식의 설계보다 훨씬 탁월하다고 할 수 있습니다.1.1 대역폭과 단순화 문제 사이의 선택사항통신 시스템에는 기본적으로 고려해야 할 선택 항목이 있습니다. 정보를 교환하는 송신기와 수신기에는 간단한 구조의 하드웨어도 사용될 수 있지만, 이런 장비들은 넓은 영역의 스펙트럼을 필요로 하기 때문에 통신 서비스 이용자들의 수에 제한이 생기게 됩니다.반면에, 보다 정교한 송신기와 수신기를 사용하게 되면, 보다 낮은 대역폭으로도 동일한 정보를 전송할 수 있게 됩니다.스펙트럼을 보다 효율적으로 사용하는 통신기술일수록 보다 정밀한 하드웨어는 설계, 테스트, 조립 등의 모든 면에서 까다롭습니다. 이러한 측면에서 우리는 목표하는 통신기기가 무선용인지 유선용인지 아니면 아날로그인지, 디지털인지를 고려하여 용도에 맞는 통신 방식을선택해야 합니다.{1.2 통신 시스템 업계의 동향지난 몇 년 동안의 통신 시스템 업계의 주요 동향을 요약하면 기존의 단순 아날로그 진폭 변조(simple analog Amplitude Modulation : AM)와 주파수/위상변조(Frequency/Phase Modulation : FM/PM) 에서 새로운 디지털 변조 기술을 선호하는 방향으로 옮겨가고 있습니다.다음은 디지털 변조 기술의 예를 들어본 것입니다.▶ ASK(Amplitude Shift Keying: 진폭 편이 변조)▶ QPSK(Quadrature Phase Shift Keying : 4(또는 직각)위상 편이 변조▶ FSK(Frequency Shift Keying : 주파수 편이 변조)▶ MSK(Minimum Shift Keying : 최소 편이 변조)▶ QAM(Quadrature Amplitude Modulation : 직교 진폭 변조){여러가지 새로운 통신 시스템의 복잡성에 대한 또 다른 부분은 다중 송신에 관한 것입니다.이런 다중 송신에 가장 많이 채택되고 있는 2가지의 대표적인 기술에는 TDMA(Time Division Multiple Access: 시분할 다중접속)와 CDMA(Code Division Multiple Access: 코드 분할 다중접속)가 있습니다. 이 두가지 기술은 서로 다른 신호들을 차별화하여 신호간의 구별이 가능하도록 하는 기술입니다.◎ 진폭편이변조(ASK, Amplitude Shift Keying)1. 개요o 진폭편이변조방식은 디지틀신호의 0과 1의 값에 따라 반송파의 진폭을 변화시키는 방식임o 디지틀 신호가 0과 1로 변함에 따라 미리 약속된 2가지 진폭의 정현파를 수신측에 전송하면, 수신측에서는 약속된 원래의 0 또는 1로 복원시켜주는 방식임o 2비트 전송방식임2. ASK 송신기o 2진 PCM의 주파수 스펙트럼은 낮은 주파수 성분에서부터 높은 주파수 성분까지 넓게 차지하고 있으므로 진폭변조를 시행하여 이를 PCM신호의 스펙트럼을 높은 반송주파수쪽으로 옮겨가지 않으면 안된다. 이러한 조작 방식을 진폭편이 변조방식이라 함o S(t) = U(t) cos (2πfct + θ)단, fc는 반송파 주파수, θ : 임의의 위상, U(t)는 베이스벤드 신호임o 원리도의 출력은 반송파의 단속이므로 ook(on-off keying)이라 부름즉, S(t) = A cos 2πfct : 1인 경우= 0 : 0인 경우{3. ASK 수신기가. 개요o 수신방식으로는 비동기검파와 동기검파 2종류가 있음o 비동기검파는 송신측의 반송파 주파수와 위상을 알지 못하고 하는 검파방식o 이에 반해 동기검파는 송신측의 반송파 주파수와 위상을 정확하게 알고 있어야 함o 동기검파에서는 수신신호에 대한 정보를 갖고 있으므로 수신 특성은 비동기검파 보다 우수함나. ASK 동기검파 계통도o 동기검파는 ASK뿐 아니라 여러 가지 변조방법의 검파방식으로 널리 사용되는 매우 중요한 방식임{ ASK의 동기검파다. 동작설명o 대역통과필터(BPF)에 의해 잡음이나 간섭을 제거한 후o 송신측에서 사용한 반송파와 동일한 주파수와 위상을 갖는 정현파를 수신기의 국부발진기에서 발생하여 수신신호에 곱(mixer)한 다음o 저역통과필터(LPF)를 통과시키면 원래의 베이스밴드 신호가 재생된다o 수식으로 설명하면, 수신기에 도착한 ASK 신호가 잡음이 없다고 가정하면s(t) = u(t) [ cos(2πft + ø) ]가 됨. 단, u(t) = 0,1o 위 식에 수신기의 발진기에서 발생한 반송파와 동일한 정현파를 곱하면 그 이 출력은o 위 식이 LPF를 통과하면 제 2항의 성분이 제거되므로 u(t)/2 만이 남게되어 원래의 베에스밴드파형이 재생됨o 베이스밴드파형이 재생되면 기본전압 VT를 가하여 정부(+, -)를 판정함4. ASK 특징o 에너지의 이득이 있음( 0은 무전력)o 동기, 비동기 ASK 가능o 동기검파시 정합 여파기 사용o 대역폭은 변조과정에서 두배가 되므로 대역폭 효율이 1bps/Hz임o 대역폭은 기저대역 신호의 최대주파수의 2배가 됨o 매우 간단히 구현 가능5. 용도o 에너지 이득, 동기·비동기 검파, 매우 간단히 구현가능 하나 오류 확률이 높아저속의 디지틀 신호전송에 쓰임o 1200Bps급에 사용◎ 주파수편이변조(FSK : Freguency Shift Keying)1. 개요o 주파수편이변조방식은 디지틀 신호의 0과 1의 값에 따라 반송파의 주파수를 달리하는 방식임o 데이터신호의 0은 높은 주파수, 1은 낮은 주파수를 할당해 데이터를 전송하며,주파수는 0과 1에 대응하여 변화하지만 진폭은 항상 일정함(이의 역도 성립)o 일정 진폭의 반송파주파수를 두가지로 정하여 데이터가 0과 1로 변함에 따라 두 개 주파수중 할당된 주파수를 수신측에 보내고 수신측에서는 이를 약속된 원래의 0과 1의 상태로환원시키는 변조방식임2. BFSK 송신기o BFSK는 가장 단순하고 널리 사용되는 디지틀 변조의 한 형식으로 저속 모뎀에 널리 사용{o BFSK는 베이스밴드 신호의 펄스값이 0이나 1에 따라 주파수가 교환되는 주파수 변조방식임o 주파수 편이를 △f라 하면 BFSK 변조신호는S(t) = A cos 2π(fc-△f)t : 0 ≤ t ≤ T : 1인 경우A cos 2π(fc+△f)t : 0 ≤ t ≤ T : 0인 경우로단, A는 BFSK파의 진폭임o 변조지수는 Bf=로, Δf는 주파수편이이고 fm, 변조주파수 임o FM 전송의 요구 대역폭 BR = 2fm(1+βf)BR = 2Δf, βf ≫ 1, (즉, Δf ≫ fm) 광대역 FSK2fm, 1 ≫ βf, (즉, fm ≫ Δf) 협대역 FSKo 광대역 FSK인 경우는 ASK보다 더 넓은 전송대역폭이 필요함3. BFSK 동기수신방식{가. 동기검파기 계통도 상관기를 이용한 동기 검파기o cos(2πf1t)와 cos(2πf2t)의 국부 발진기를 이용하여 동기 검파를 하면 전송되어 온부호 비트 1과 0에 대응된 펄스 파형이 얻어짐o 두 상관기의 출력은 서로 역 위상이 되므로 비교기에서 부호를 정확히 결정할 수 있음나. 동기검파출력 파형{4. 장단점가. 장점o 비동기검파를 이용하는 경우 매우 간단한 FSK 모뎀 구현o 일정 진폭 특성을 갖기 때문에 비선형성에 강함o 동기검파, 비동기검사 사용 가능나. 단점o FSK 신호는 직교신호이므로 동일한 오률을 갖기 위해 3dB 전력 손실을 갖음o 주파수 효율이 떨어짐o 선형함수이므로 등화기를 사용하기 어렵다o 비선형 변조이므로 선형변조방식에 비해 신호분석이 어렵다5. 특징o FSK는 대역폭은 희생하나 같은 오류 확률에서 에너지 측면에서는 성능이 향상되는에너지 효율 향상 변조방식임o M진 FSK의 M의 증가에 따라 대역폭은 증가함즉, M진 FSK는 스펙트럼 효율이 나쁘므로 주로 BFSK가 사용됨o 출력잡음은 상호독립이며 전력으로 더해짐o 검파방식- 동기검파 : PLL 이용(곱셈기, LPF, VCO)- 비동기검파 : 포락선검출기 이용◎ 위상편이변조(PSK : Phase Shift Keying)1. 개요o 위상편이 변조방식은 반송파로 사용하는 정현파의 위상에 데이터를 싣는 방식으로o 일정주파수, 일정진폭의 반송파 위상을 2등분(180°위상차), 4등분(90°위상차),8등분(45°위상차)등으로 나누어 각각 다른 위상에 0 또는 1을 할당하거나 2비트또는 3비트를 한꺼번에 할당하여 상대방에 보내고 수신측에서는 이를 약속된 원래의데이터 신호의 상태로 만들어 주는 변조방식임2. BPSK 송신기o BPSK는 반송파의 위상øi를 베이스밴드 신호의 "0" 또는 "1"의 상태에 따라 "0°"와"180°"로 대응시키는 변조방식임o 따라서 베이스밴드 신호에 따라 두 개의 위상 중 하나를 전송하는 방식으로 다음과같이 주어짐Si(t) = A cos (2πfct + øi), i = 1, 2단, A는 반송파의 진폭이고 øi는 øi = 0°또는 ø2 = 180°임o BPSK는 승적기(multiplier)를 사용하여 발생시키는 단순한 기술임을 알 수 있다.
연산증폭기(OP AMP)-연산증폭기는 바이폴라 트랜지스터와 FET를 사용하여 이상적인 증폭기를 실현시킬 목적으로 만든 리니어 IC이다.연산증폭기란오늘날의 연산증폭기는 보통 외부에 피이드백회로를 첨가하여 응답특성을 조정하는 고이득 증폭기를 일컫게 된다.연산증폭기의 동작은 아래그림에 보는 바와 같이 두 입력단자(2,3)의 입력전압 차(연산)를 수배에서 수만배(증폭기)되게 출력(6)시키는 소자이다.이때 2번단자의 전압이 크면 -출력전압이, 3번 단자의 전압이 크면 +전압이 출력된다.연산증폭기가 제대로 동작할 수 있도록 외부에서 인가되는 전원도 보통 +Vcc와 -Vcc가 함께 사용된다.Vcc는 대개 9[V]에서 24[V]사이이다.그러나 연산증폭기의 출력은 운이 좋아 수만배되더라도 외부에서 인가한 전원전압의 절대값을 넘을 수는 없다.예를 들면, 2번 단자에 3[V], 3번 단자에 2[V]가 입력되고, 전원전압이 각각 15[V], -15[V]이고, 이득이 10,000이라면 그 출력은 -(3-2)10,000=-10,000[V]가 아니고 -15[V]만이 출력으로 나오게 된다.{ 연산증폭기이상적인 연산증폭기(1) 개방루우프이득, AOL : 무한대실제)10,000에서 20,000배 정도개방루우프이득의 대하는 용어로 폐쇄루우프이득ACL이 있다. 이는 그림1회로와는 달리 출력단자(6)에서 입력단자(2,3)중에 하나로 피이드백회로가 있는 경우의 연산증폭기 이득을 말한다.(2) 입력저항, RIN : 무한대입력저항이 무한대가 되면 연산증폭기 앞단에 연결할 수 있는 회로수가 많아짐을 의미한다.(3) 출력저항, ROUT : 0출력저항이 0 이 되면 연산증폭기 뒷단에 연결할 수 있는 회로수(fan out)가 많아짐을 의미한다.(4) 대역폭, BW : 무한대대역폭이 무한대하는 의미는 연산증폭기의 입력단자에 입력될 수 있는 전압의 주파수에 관계없이 (어떤 주파수의 신호가 입력되어도) 동일한 동작을 함을 뜻한다.일반적으로 대역폭은 이득이 1인 연산증폭기 회로의 입력측에 저주파 1[Vp-p]의 전압나와 있다.그림 14.23 입력 오프셋 전압의 영향을 나타내는 연산 증폭기의 작동위의 그림은 입력 오프셋 전압의 영향을 나타내기 위하여 그린 그림이다.위의 그림에서 Vo (오프셋)={{ V}_{IO }{{ {R}_{1}+{R}_{f}} over {{R}_{1} }을 얻을수 있다. 이식에서 알수 있듯이 출력 오프셋 전압은 제조시 정해지는 입력 오프셋 전압과 회로에 사용되는 소자들의 연결 방법에 따라 달라진다.입력 오프셋 전류({{ I}_{IO }) 에 의한 출력 오프셋 전압입력단의 두 트랜지스터가 정확하게 일치할 수는 없으므로, 두 입력 단자의 전류들 사이에 약간의 차이가 생기는데, 이를 직류 바이어스 전류라 하며, 출력 오프셋 전압을 발생시킨다.그림14.25와 같은 일반적인 연산 증폭기에서 입력단의 저항을 통해 들어오는 바이어스 전류를 각 소자의 전압 강하로 나타내면 출력 전압 전압을 계산할 수 있다.중첩의 원리를 적용하여 입력 바이어스 전류{{ I}`_{IB } ^{+ }에 의한 출력 전압{{ V}`_{O } ^{+ }를 나타내면{{ V}`_{O } ^{+ }= {{ R}_{C }(1 +{{ { R}_{f } } over {{ R}_{1 } }){반면에 {{ I}`_{IB } ^{- }에 의한 출력 전압{{ V}`_{O } ^{- }을 나타내면 {{ V}`_{O } ^{- }= {{ I}`_{IB } ^{- }{{ R}_{1 }(-{{ { R}_{f } } over {{ R}_{1 } })전체출력 오프셋 전압은{{ V}_{O }(offset due to {{ I}`_{IB } ^{+ }and{{ I}`_{IB } ^{- }) ={{ I}`_{IB } ^{+ }{{ R}_{C }(1 +{{ { R}_{f } } over {{ R}_{1 } }) - {{ I}`_{IB } ^{- }{{ R}_{1 }{{ { R}_{f } } over {{ R}_{1 } }으로 나타낼 수 있다.입력 바이어스 전류는 값 자체보다는 차이에 더 의미가 있으므로 오프셋 전류{{ I}_{_{f }{{ V}_{IO },{{ I}_{IO }에 의한 전체 오프셋연산 증폭기는 {{ V}_{IO }, {{ I}_{IO }에 의한 출력 오프셋 전압을 가지므로 전체 출력 오프셋 전압은│{{ V}_{O }(offset) │ = │{{ V}_{O }(offset due to{{ V}_{IO }) │ + │{{ V}_{O }(offset due to{{ I}_{IO })│과 같이 표시할 수 있다. 오프셋의 극성이 (+)나 (-)가 될 수 있으므로 절대값을 취한다.입력 바이어스 전류, {{ I}_{IB }{{ I}_{IB }= {{ { I}`_{IB } ^{+ }+{ I}`_{IB } ^{- } } over {2 }{{ I}_{IB }는 {{ I}`_{IB } ^{+ }와 {{ I}`_{IB } ^{- }의 평균 바이어스전류이다. 따라서 {{ I}_{IB }는여기서 {{ I}`_{IB } ^{+ }={{ I}_{IB }+ {{ { I}_{O } } over {2 }, {{ I}`_{IB } ^{- }= {{ I}_{IB }-{{ { I}_{O } } over {2 }이다.14.6 연산 증폭기의 규격 --주파수 파라미터연산 증폭기는 큰 전압 이득, 넓은 대역폭을 갖는 파라미터이다. 이 작동은 양의 피드백 때문에 불안정한 (발진하는) 경향이 있다. 안정한 작동을 얻기 위하여 연산 증폭기는 내부 보상 회로가 필요한데, 보상회로는주파수가 증가함에 따라 매우 큰 개루프 이득을 감소 시킨다. 이러한 이득의 감소를 롤-오프(roll-off)라고 한다.연산 증폭기에 피드백 저항을 연결하여 회로전압이득을 훨씬 작은값(폐루프 전압 이득,{{A}_{CL })으로 감소시켜서 사용한다. 전압 이득을 줄임으로써 회로 성능을 많이 개선 시킬 수 있다.첫째, 외부 저항을 사용하여 전압이득을 보다 안정하고 정확하게 조절할 수가 있다.둘째, 회로의 입력 임피던스가 연산 증폭기만 있을 때보다 증가한다.셋째, 회로의 출력 임피던스가 연산 증폭기만 있을 때보다 감소한다.넷째, 회로의 주파수 응답이 이득 주파수와 차단 주파수는 다음과 같은 관계가 있다.{{f}_{1 }= {{A}_{VD }{{f}_{C }이 식은 단위 이득 주파수를 연산 증폭기의 이득 -대역폭 의 곱(gain-bandwidthproduct)이라 할 수 있다.슬루율, SR연산 증폭기가 시간에 따라 변화하는 신호를 처리하는 능력을 나타내는 또 하나의 파라미터가 슬루률이다. 슬루율의 전형적인 값은 0.5V/㎲∼50V/㎲이고 더욱 빠르게 동작되는 소자는 좀서 큰 값을 갖는다.슬루율 = 출력 전압이 ㎲당 번화하는 최대 속도(V/㎲)SR = {{ { DELTA V}_{o } } over {DELTAt }슬루울은 큰 계단 입력 신호가 주어졌을 때의 최대 출력 정압을 나타내는 파라미터를 제공한다. 만일 슬루울보다 더 빠른 속도로 출력 전압을 변화시키려 하면 신호가 없어지거나 왜곡된다. 어떤 경우에도 슬루율을 초과하면 입력 신호를 제대로 증폭할 수 없다.신호의 최대 주파수연산 증폭기가 작동할 수 있는 신호의 최대 주파수는 연산 증폭기의 대역폭과 슬루울에 의존한다. 일반적인 형태의 정현파 {{ V}_{O }= K sin(2πft) 의 경우, 전압이 변할 수 있는 최대속도는 다음과 같이 되는 것을 입증할 수 있다.신호의 최대 변화 속도 = 2πfK V/㎲위 식은 최대속도가 SR = {{ { DELTA V}_{o } } over {DELTAt }이므로 {{ V}_{O }를 시간에 대해 미분한 것과 같다.미분하면, SR = 2πfK cos2πf 이므로, 신호의 최대 변화 속도는 2πfK가 되는 것이다.출력 신호가 왜곡되지 않으려면 전압이 변화하는 최대 속도는 슬루율보다 작아야 하므로, 2πfK ≤ SR ===> ωk ≤ SRω = 2πf 이므로, f ≤ {{ SR} over {2 pi K }( ㎐ ) ω≤ {{ SR} over {K }(rad/s)따라서 최대 주파수 f 는 위 식에 따라 단위 이득 대역폭으로 제한된다.14.7 실제 연산 증폭기의 규격절대 최대 정격{절대 최대 정격은 허용되는 최대 전원 전압, n-mode input voltage range±12±13V{{ V}_{OM }Maximum peak output voltage amplification±12±14V{{A}_{VD }Large-signal differential voltage amplification20200V/mV{{r}_{i }Input resistance0.32MΩ{{r}_{o}Output resistance75Ω{{C}_{i}Input capacitance1.4pFCMRR Common-mode rejection ratio90dB{{I}_{CC}Supply current701.72.8mA{{P}_{D}Total power dissipation5085mW작동 특성연산 증폭기의 교류 특성을 정의하는 몇 가지 값들을 표 14.3에 나타내었다.{표 14.3 작동특성 : Vcc= ±15V, {{ T}_{A }= 25℃ParameterMINTYPMAXUnit{{B}_{1 }Unity gain bandwidth 1 ㎒{{t}_{r }Rise time 0.3 ㎲연산 증폭기의 성능 평가그림 14.32는 여러 가지 성능을 전원 전압의 함수로 나타내고 있다.{성능{곡선은 전압 이득이 전원 전압의 변화에 따라 어떻게 달라지는지를 보여 준다.{{{{* 반전증폭기 및 비반전증폭기 *연산 증폭기의 기본회로는 반전등폭기와 비반전증폭기이다. 비반전증폭기에서는 입력전압과 출력전압의 위상차이가 영이고, 반전증폭기에서는 입력전압과 출력전압의 위상차이는 역상인180°가 된다.반전증폭기그림1는 반전 증폭기이다. 증폭기 기호인 삼각형 내에 있는 무한대 기호는 이상적인 연산 증폭기임을 표시한다. 가상접지에 의해 증폭기 입력단자의 전압은 영이고, 또한 연산증폭기의 입력저항이 무한대이기에 연산증폭기의 입력단자로 전류가 들어 갈 수 없다. 이를 감안하여 신호전압과 출력 전압간의 비인 전압증폭도를 구하면 식(1)이 된다.{연산증폭기가 이상적인 증폭기이면, 신호전압의 형태나 주파수에 무관하게 식 (1)이 성립된다. 즉 증폭도는 단순히 두
{디지털 변조 방식일반적으로 변조라 함은 어떤 파형의 하나 혹은 그 이상의 파라미터를 정보를 담고있는 신호와 직접적으로 관계되는 방식으로 변화시키는 과정을 일컫는다. 예를 들면, 하나의 정현파 신호에는 변화될 수 있는 세가지 성분이 있으며 이는 각각 진폭, 주파수, 위상에 해당된다.Ec(t) = Asin (ωct + ) (1.1)정보 신호를 이용하여 진폭 A를 변화시키면 이는 Ec(t)의 진폭 변조(AM)이 되며, ωc 나 를 변화시키면 각각 주파수 변조(FM)와 위상 변조(PM)가 된다. 식(1.1)에 나타낸 비변조 신호 Ec(t)는 주파수 fc를 가지는 반송파(carrier)라고 일컫어진다. 여러 가지 변조형식이 식(1.2)에 나타나 있다.S(t) = A(t) sin [2πf(t) + (t)] (1.2)여기서, A(t) : 진폭f(t) : 주파수(t) : 위상S(t) : 변조된 반송파변조되는 파라미터 값이 연속적인 값을 가질 수 있다면 이때의 변조는 아날로그 방식이며, 만약 단지 특성 값만을 가질 수 있다면 디지탈 방식이다.따라서 디지털 변조란 진폭, 주파수 혹은 위상이 특정 값만을 가지는 상황에 적용되는 기술이다. 그리하여 이러한 변조 기술에는 진폭 shift keying(PSK), QAM(quadtature-amplitude modulation) 등이 있다. QAM은 ASK와 PSK의 조합형식으로 되어있다.ASK, FSK, PSK에 대한 간단한 예가 그림 1.1에 있다. 이 그림에서 정보는 2진 데이터로서 부호화 되어 있다.{그림(1.1) ASK,PSK,FSK 변조의 파형ASK(주파수편이변조)ASK란 디지털 신호파형에 따라 반송파의 진폭을 변화시키는 방식으로서, 2진 신호 1 에 대해서는 정현파신호가 존재하고 2진신호 0 에 대해서는 정현파신호가 존재하지 않는 디지털변조방식이다.ASK송신기의 설명도 및 원리도를 다음 그림에 나타내었다.{이 변조방식은 위그림에서 보듯이 스위칭에 의한 반송파의 단속을 나타내므로 일명 OOK(On-Off Keying)라고도 {4 }이다. 그러면 이 전형적인 Th* 값과 t = T에서의 상관기의 출력 y(T)갑을 서로 비교함으로써 수신된 입력신호가 최종적으로 2진신호판정회로에 의하여 1 또는 0 이 어떻게 판정되는지 수식으로써 알아보면 다음과 같다. 수신된 입력신호가 S1(t)인 경우 상관기의 출력은y1(t) = {INT _{ 0}^{T }S1(t) · C(t) dt (식 1.1.6)= {INT _{ 0}^{T }(A cos2πfct) · (A cos2πfct) dt= {{ { A}^{2 } T} over {2 }> {{ { A}^{2 }T } over {4 }으로써 Th = {{ { A}^{2 }T } over {4 }보다 크므로 2진신호 1 로서 판정 가능하고 반대로, 수신된 입력신호가 S0(t)인 경우 상관기의 출력은y0(T) = {INT _{ 0}^{T }S0(t) · C(t) dt (식 1.1.7)= {INT _{ 0}^{T }0 · A cos2πfct dt= 0 < {{ { A}^{2 }T } over {4 }으로써 Th = {{ { A}^{2 }T } over {4 }보다 작으므로 2진신호 0 으로서 판정 가능해진다.2. ASK의 비동기검파방식ASK수신기에서의 비동기검파 (non-coherent detection)방식에 의한 블록다이어그램을 그림과 같이 나타내었다.{그림(1.2.1) ASK 수신기에서의 비동기 검파여기서 포락선 검파기 (envelope detector)는 비동기검파를 위하여 사용되는 일명 다이오드검파기(diode detector)라고도 한다. 간단한 포락선검파기를 그림(1.2.2)에 나타내었다.포락선검파기는 그림(1.2.2)에서 나타낸 바와 같이 간단한 비선형소자를 사용하여 빠른 충전시간과 비교적 낮은 방전시간을 갖도록 회로를 설계하여 원래의 신호를 복조시킬 수 있다. 즉 그림(1.2.2)의 회로에서 수신된 입력신호가 콘덴서 C의 전압보다 크게 되면 다이오드는 도통(turn on)하게 되어 콘덴서는 충전하게 된다. 반면에 수신된 입력신호가 콘덴서의 충T) ; 2진신호가 0 인 경우여기서 f2 = fc +{TRIANGLE f, {{f }_{1 } = { f}_{c } - TRIANGLE f라고 한다면 식(2.1.1)은 식(2.1.2)와 같이 쓸수 있다.{{ S}_{2 }(t) = A cos2 π( { f}_{c }+ TRIANGLE f)t(식2.1.1){{ S}_{1 }(t) = A cos2 π( { f}_{c }- TRIANGLE f)t여기서 {TRIANGLE f는 주파수변조에 있어서 최대주파수편이 (maximum frequency deviation)를 의미한다. 둘째, FSK방식의 수신기에 대하여 살펴보자. 역시 FSK수신기에서의 검파는 동기 또는 비동기 방식에 의하여 수행될 수 있다.1. FSK 복조FSK 복조기의 개념적 구조는 매우 간단하다. 그림(2.3). 그림에 나타난 바처럼 각각의 대역통과 여파기(band-pass filter : BPF)는 두 개의 전송 주파수 중 하나에 그 중심을 두고 있다.{그림(2.3) FSK 검파기그림에서의 포락선 검파기는 각각의 통과 대역에 있어서의 전체 전력을 검출하며 비교기는 각각의 포락선 검파기에서 나오는 두 개의 값 중 제일 큰 값을 선택한다. 그림 (2.3)에 나타난 이러한 FSK 검파 방식은 비동기(noncoherent) 방식이라 불리운다. 즉, 이 방식에서는 수신되는 FSK 신호의 주파수와 위상을 검출하는 과정이 없다. 비동기 FSK 신호의 에러 확률은 다음의 식으로 주어진다.{Pe = { 1} over {2 } exp ( -{ E} over { { 2N}_{0 } })(식2.2.1)여기서 {E/{ N}_{0 }는 비트 에너지와 잡은 전력의 비이다.동기식 FSK 검파기는 그림 (2.4)에 나타나 있다.그림에서, 수신된 FSK 신호는 전송된 펄스와 동일하게끔 수신기에서 만들어진 펄스와 곱해진다. 이러한 국부 발진된 펄스는 수신 신호와 위상이 정확히 일치해야 한다. 하지만 2개의 전송 주파수는 그것이 서로 연속적이지 않기 때문에 국부 발진펄스를 만든다는 것은 전압에 있어서의 변화 형태로 복조하는 동작을 행하는 셈이 된다. FSK 입력을 가진 PLL이 mark 주파수(논리 1에 해당되는 주파수) {{ f}_{m }이나. space 주파수 (논리 0에 대응되는 주파수){{ f}_{s }로 lock 되면, 루프 출력 전압은 Vom 이나 Vos로 변화된다. (그림 2.9) 이러한 전압은 검출되어 증폭된 후 논리레벨로 변환되어 진다.{그림 (2.9) PLL 출력 에러 전압{위상 편이 변조(PSK : Phase Shifting Keying)PSK는 우주 개발 프로그램의 초기 시대에 개발되었으며 지금은 군사용 및 상업용 통신 시스템에 널리 쓰이고 있다. PSK는 원격 측정 분야에 있어서의 효율적인 데이터 변조방식이다. 왜냐하면 PSK는 한 심볼주기에 대해서 측정되었을 때 주어진 수신 신호 레벨에 대해서 가장 낮은 에러 확률을 주기 때문이다. PSK 변조에서 입력으로 들어오는 2진 펄스 파형은 출력 파형의 위상을 미리 정해진 상태 중의 하나로 변화시킨다. 그리하여 출력 신호는 다음과 같이 표현된다.{{ V}_{o }(t) = E Ssin [ { w}_{0 }t + { 2π(i-1)} over {M } ]식(3.1.1)여기서, i = 1, 2, …, MM = {{ 2}^{N }, 허용되어지는 위상 상태의 수N = 위상 상태 M을 지정하는데 필요한 데이터 비트 수이다.3가지의 일반적인 PSK 변조기법이 있다. M=2 일때의 BPSK(binary phase shift keying), M=4 일때의 QPSK(quadrature phase shift keying), M=8 일때의 8ø-PSK가 그것이다. 이들에 대한 위상 상태가 그림 (3.1)에 나와 있다.여기서 한가지 주목해야 할 것은 위상 상태의 개수가 증가함에 따라서 비트율은 증가하지만 보드율(baud rate)은 그대로 유지된다는 점이다. 즉, 같은 BER(bit error rate)을 유지하기 위해서는 SNR의 증가가 요구되어 지기 때문이다. 그림 (3.1)에 나와 있는 세 개교된 것이다.)2. PSK 복조PSK 복조는 크기 다음과 같은 세가지 과정으로 나뉘어진다. 그림(3.7).Cherent recovery수신되는 PSK 신호로부터 위상 동기된 반송파를 뽑아내는 과정.Timing recovery동기 곱셈기에 의하여 기저대역의 데이터가 얻어지며, 이 데이터로부터 클락동기가 이루어진다.. Channel filtering기저대역 데이터는 이 여파기를 통과한 후 펄스 열로 바뀐다. 이렇게 함으로써 심벌간의 간섭을 최소화 시킬 수 있다. 이 여파기를 복조기의 입력 부분에 위치시켜도 같은 결과를 얻을 수 있다. 펄스 열은 데이터 샘플러의 입력으로 들어가며 샘플기의 출력에서 비로소 복조된 데이터가 나온다.{그림 (3.7) PSK 복조RF(radio frequency) 반송파의 PSK(biphase) 변조는 채널을 통해 디지털 데이터를 전송하는 가장 효율적인 방법이다. 이전 데이터를 부호화하는 이 방법은 CW(continuous wave)신호의 반송파, 억압 삼각파 변조 방법에 대응된다. 이 변조방법은 전송 신호로부터 반송파를 제거하는 것으로써, 따라서 수신단에서 2진 데이터를 복구하고자 할 때는 국부발진된 반송파를 필요로 하게 된다. 최적의 복조는 국부발진 반송파의 위상과 주파수가 수신되는 신호의 위상 및 주파수와 완전히 동일할 때에 이루어진다. 국부 발진 반송파에 의한 복조는 표준 PLL의 한 변형인 Costas 루프 이라는 회로에 의해 이루어질 수 있다. 그림(3.8)[1] Costas 루프그림(3.8)에서, 데이터는 각각의 데이터 천이에서 랜덤하게 ±π/2를 스위칭 한다고 가정한다. Costas루프의 입력에서 PSK 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.{f(t) = SQRT { 2}A sin [ {w }_{c }+ { π} over {2 }d(t)]식(3.1)여기서 d(t)는 데이터를 뜻하며 ±1의 값을 가지며 신호의 rms 값이 A이다. 위식을 고쳐쓰면.{f(t) = SQRT { 2}A sin Ad(t) cos ( { w}_{c }+ .
