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변조

다른 표기 언어 modulation , 變調

요약 전자공학에서 감지한 정보(음성·음악·화상·데이터) 신호에 따라서 무선주파수 반송파의 어떤 성질을 변화시킴으로써 그 정보를 표현하는 기술.

변조 방법에는 여러 가지가 있는데 각 방법은 반송파의 특정한 성질에 변화를 일으킨다. 변조를 위해 가장 널리 사용되는 반송파의 성질로는 진폭·진동수·위상·펄스열·펄스폭 등을 들 수 있다.

변조방법

그림1. 변조방법(AM파와 FM파)

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진폭변조

진폭변조(AM)에서는 반송파의 진폭을 음성정보나 시각정보에 따라 변화시킨다. AM은 라디오 프로그램을 방송하는 가장 오래된 방법인데 상업적인 AM방송국은 535~1,605kHz사이의 주파수를 10kHz 간격으로 할당하여 사용하고 있다. 이 주파수 범위의 전파는 전리층에서 효과적으로 반사되어 지구 표면에 도달되므로 수백㎞나 떨어진 지점에서도 신호를 검출할 수 있다. AM은 상업 라디오 방송뿐만 아니라 장거리 단파방송에서 쓰이며 텔레비전 방송에서 화상신호를 전송하는 데 사용된다.

주파수변조

주파수변조(FM)는 AM과는 달리 반송파의 진폭은 일정하게 유지시키지만 전송하려는 정보에 따라 반송파의 주파수를 변화시킨다. 이러한 형태의 변조는 1930년대초 미국의 전기기사 에드윈 H. 암스트롱이 AM 라디오 수신시에 생기는 상호간섭과 잡음을 극복하기 위해 개발했으며 FM은 천둥·번개나 다른 기계·기구류 등의 불규칙전류에 의한 잡음에 대해서 AM에 비해 영향을 덜 받는다.

이러한 잡음원은 전파의 진폭에는 변화를 주지만 주파수에는 거의 변화를 주지 않기 때문에 FM신호에는 거의 일그러짐이 생기지 않는다. 또한 FM은 스테레오 음성의 전송, 텔레비전 프로그램 중 음성신호의 전송, 마이크로파 무선 계전기를 이용하는 장거리 전화 통화 등에서 AM보다 적합하다. 상업 FM방송국은 AM방송국보다 더 높은 주파수를 할당받아 사용하고 있는데 88~108kHz를 200kHz 간격으로 나누어서 사용한다.

위상변조

위상변조(PM)에서는 반송파의 위상을 전달하고자 하는 음성신호의 진동에 따라 변화시킨다.

이러한 형식의 변조는 주파수변조의 한 변형으로 생각하기도 한다. 이것은 주파수변조와 위상변조가 매우 밀접한 관계를 가지고 있어서 주파수의 변화 없이는 위상의 변화가 불가능하고 위상의 변화 없이는 주파수 변화도 불가능하기 때문이다. 그리고 반송파의 위상이 변화하는 비율은 음성신호의 주파수에 비례한다.

FM처럼 PM도 30kHz 이하의 주파수에서는 방송수신에 미치는 여러 가지 간섭을 최소화한다. 이들 2가지 방법은 대개 함께 사용되는데 방송에서 음성신호를 증폭하는 단계에서는 FM이 사용될 수 없기 때문에 PM이 사용된다. 또한 일부분의 마이크로파 무선 계전기, 특정한 종류의 무선전신(telegraph), 데이터 처리 장치에서 PM이 사용되기도 한다. PM의 또다른 주요응용분야는 경찰이나 군에서 사용하는 이동식 무전기(mobile radio unit) 사이의 통신이다.

펄스 부호 변조

펄스 부호 변조(PCM)에서는 정보신호에 대한 반송파를 진폭이 일정하고 간격이 변화하는 펄스의 나열로 변화시켜 필요한 정보가 펄스 간격의 변화에 상용하는 부호형태로 저장된다.

음성신호, 텔레비전 화상, 컴퓨터 데이터와 같은 연속적인 신호는 대개 보도 부호(Baudot Code)나 이를 개량한 부호에 따라 변조되는데 이들 부호는 5개나 7개의 '온'(on)·'오프'(off) 펄스로 이루어져 있다. PCM을 사용하면 수신기가 간단한 펄스의 나열을 탐지하고 인식하기만 하면 되므로 전송손실을 최소화할 수 있으며 잡음을 제거하고 상호간섭도 배제할 수 있다.

그뿐만 아니라 연속신호와는 달리 펄스는 전송선상에 설치되어 있는 중계소에서 일그러짐이 거의 없이 원래 신호로 재생하는 것도 가능하다. 1939년 미국의 리브스에 의해 발명된 PCM은 전신·전화·텔레비전 전송을 위해서, 여러 통신회사와 콤샛·인텔샛과 같은 위성통신기구에 의해 채용되었다. 이 기술은 컴퓨터 단말기 사이에서 디지털 정보를 교환하는 데 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.

펄스 폭 변조

펄스 변조의 또다른 형태는 펄스 폭 변조(PDM)인데 여기에서는 규칙적으로 발생하며 지속시간이 변화하는 펄스의 나열로서 정보를 표현한다. PDM의 가장 친숙한 예는 국제 모스 부호인데 이는 함정 대 지상 통신, 아마추어 무선, 몇 가지의 무선전신에서 사용되고 있다. PDM은 1924년에 미국의 물리학자 레이먼드 A. 하이징에 의해 발명되었다. PDM은 마이크로파 무선 계전기를 이용한 전신에서 사용되기도 하지만 가장 주요한 응용분야는 원격측정이다.→ 라디오, 무선통신

라디오

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