[데이터통신] Analog To Analog 변환

 

 

 

아날로그 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 방법은 크게 AM, FM, 그리고 PM으로 나뉜다. 각각 진폭, 주파수, 그리고 위상을 조작해 변환을 진행할 수 있다.

 

 

 

 

Amplitude Modulation (AM)

 

AM(Amplitude Modulation) 변조는 변조 신호의 진폭에 비례해 반송파의 진폭을 변화시켜 정보를 전송하는 방식이다. 아날로그 데이터(변조 신호)를 반송파(carrier signal)에 실어 보내는 것이다. 따라서 반송파의 주파수와 변조 신호의 주파수가 일치하게 된다.

 

 

 

AM 변조의 대역폭은 변조 신호의 최대 주파수의 2배가 된다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

• 변조 신호의 주파수를 $f_{m}$, 반송파의 주파수를 $f_{c}$라고 하면
• 최대 주파수는 $f_{m}$ + $f_{c}$ , 최소 주파수는 $f_{c}$  - $f_{m}$
• 따라서 대역폭은 ( $f_{m}$ + $f_{c}$) - ( $f_{c}$ - $f_{m}$ ) = $2f_{m}$

즉, 변조 신호의 최대 주파수의 2배가 AM 변조의 대역폭이 된다.

 

주파수를 더하거나 빼는 개념이 어려울 수 있다. 이 과정은 실제로 주파수가 '더해지거나 빼지는 것'이 아니라 변조 과정에서 생기는 새로운 주파수 성분이라고 한다.

즉, 변조 신호의 주파수와 반송파의 결합으로 인해 반송파 주파수보다 높은 최대 주파수와 반송파 주파수보다 작은 최소 주파수가 만들어진다.

 

AM 라디오에서 주파수를 조절할 때, 잡음이 많은 비어있는 신호를 자주 발견하곤 한다. 이는 AM 변조방식의 특징 때문인데, AM은 일반적으로 주파수간의 간섭을 방지하기 위해 중간중간 비어있는 주파수를 할당하기 때문이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Frequency Modulation (FM)

 

 

 

FM(Frequency Modulation)은 진폭이 큰 곳은 주파수를 높게 만들고, 진폭이 작은 곳은 주파수를 낮게 만든다.

즉, 진폭의 크기에 따라 주파수가 달라진다. 이에 따라 대역폭도 데이터에 따라 달라질 수 있다.

 

 

마찬가지로 간섭을 피하기 위해 잡음이 존재함을 확인 가능하다.

 

 

 

 

 

 

 

 

Phase Modulation (PM)

 

PM(Phase Modulation)은 진폭에 따라 위상을 변화시키는 것이다.

진폭이 빠르게 커지면, 위상이 빠르게 변하게 되고 이를 Carrier Signal과 합쳤을 때 신호가 한쪽으로 몰린 것처럼 그려진다.

 

이는 사진을 찍을 때 카메라를 빠르게 오른쪽에서 왼쪽으로 촬영하는 것에 비유할 수 있다.

사진 속 대상이 자신만의 흐름으로 이동(위상 이동) 있다고 해보자. 이때 대상은 Carrier Signal에 빗댄다. 여기서 빠르게 카메라를 오른쪽에서 왼쪽으로 이동시키며(위상 이동) 사진을 찍으면 대상은 세로로 찌그려진 모양을 갖춘다. 이렇게 찌그려진 모양은 얼마나 빠르게 카메라를 이동시키느냐에 따라 더욱더 찌그려질 수도, 그렇지 않을 수도 있다. 즉, Carrier Signal이 진폭의 변화량이 커질수록 주파수가 높아진다는 것이다.

 

 

 

FM은 진폭의 크기에 따라 주파수의 크기가 변하는 것이고,
PM은 진폭의 변화량에 따라 주파수의 크기가 변한다.

 

 

 

 

References

[데이터 통신] Analog-to-Analog 변환에 대해