공진
LC 탱크·동조 회로
입력: 전기 에너지 또는 여러 RF 신호.
출력: 특정 주파수에서 강한 반응.
발진기에서는 진동 주파수를 정하고, 수신기에서는 원하는 대역을 선택합니다. 같은 LC라도 연결 방식과 목적은 다릅니다.
f_0 \approx \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
Chapter 14 · 회로 구성
송신·수신 회로 구성
송신·수신 경로에 들어가는 회로를 기능별로 정리했습니다. 각 회로의 입력과 출력을 먼저 살펴보고, 링크를 따라 상세 회로도를 확인하세요.
신호가 지나가는 순서
송신: 음성에서 전파로
음성 전압→바랙터·발진기→버퍼→RF 출력
전압으로 공진 주파수를 흔들어 FM 신호를 만듭니다.
수신: 전파에서 음성으로
안테나→동조·믹서·IF→판별기→음성
FM의 순간 주파수 변화를 음성 전압으로 바꿉니다.
송수신에 공통으로 쓰는 회로
신호 전달
결합·차단 커패시터
입력: 서로 다른 DC 동작점을 가진 두 회로.
출력: DC가 분리된 교류 신호.
송신 바랙터의 바이어스를 탱크와 분리하거나, 수신 검파 노드의 DC를 음성 증폭기에서 분리할 때 씁니다.
증폭
능동 소자
입력: 약한 신호와 전원.
출력: 더 큰 신호 또는 유지되는 발진.
트랜지스터·IC는 발진 손실을 보충하고, 수신된 약한 RF·IF·음성 신호를 키웁니다.
트랜지스터의 단자와 동작 영역은 트랜지스터 기초에서 NPN 증폭기와 NMOS 스위치 회로로 설명합니다.
송신 회로
TX 01
바랙터 FM 발진기
입력: DC 바이어스 + 음성 전압.
출력: 주파수가 음성에 따라 움직이는 RF.
역바이어스가 커지면 바랙터 C가 줄어듭니다. 그 C가 탱크의 일부로 작용해 발진 주파수를 바꿉니다.
TX 02
발진 유지 회로
입력: 전원 + 탱크의 RF 피드백.
출력: 지속적인 RF 발진.
탱크에는 손실이 있으므로 능동 소자가 적절한 위상의 에너지를 되돌려야 합니다. 실제 구현에는 트랜지스터 바이어스와 피드백 구조가 필요합니다.
TX 03
버퍼
입력: 발진기에서 약하게 꺼낸 RF.
출력: 다음 RF 단계를 구동할 신호.
뒤쪽 부하의 변화가 탱크에 미치는 영향을 줄여 주파수 풀링을 완화합니다.
수신 회로
RX 01
RF 동조·증폭
입력: 안테나에 섞여 들어온 여러 신호.
출력: 원하는 방송 근처를 선택·증폭한 RF.
원하지 않는 방송과 이미지 주파수를 믹서 앞에서 줄입니다.
RX 02
국부발진기·믹서
입력: 수신 RF + LO 신호.
출력: 합·차 주파수 성분.
원하는 차 주파수를 고정 IF로 보내면 채널을 바꾸어도 같은 IF 필터를 사용할 수 있습니다.
f_{\mathrm{IF}} = |f_{\mathrm{LO}} - f_{\mathrm{RF}}|
RX 03
IF 필터·증폭
입력: 믹서가 만든 여러 주파수.
출력: 선택한 IF 대역의 충분히 큰 신호.
원하는 FM 편이를 손상시키지 않을 만큼 대역을 통과시키면서 다른 성분을 줄입니다.
RX 04
리미터
입력: 진폭 흔들림이 섞인 FM IF.
출력: 진폭이 비교적 일정한 FM IF.
FM 정보인 순간 주파수 변화는 남기고 진폭 변동을 줄입니다.
RX 05
FM 판별기
입력: 주파수가 움직이는 IF.
출력: 주파수 편이에 비례하는 음성 전압.
경사 검파는 LC 공진 곡선의 경사와 다이오드·RC를 이용합니다. 직교 판별기는 주파수에 따른 위상차를 이용합니다.
RX 06
음성 필터·증폭
입력: 판별기에서 나온 작은 음성 전압.
출력: 스피커를 구동할 음성 신호.
남은 RF 성분을 줄이고 필요한 음량으로 키웁니다. 방송 FM에서는 디엠퍼시스도 적용합니다.
시뮬레이션
수동 LC 공진과 능동 발진의 차이를 CircuitJS 실습에서 확인할 수 있습니다.
회로도 약호는 표기 읽기에 정리했습니다. 회로도를 읽을 때는 입력, 출력, 전원, 부하를 차례로 확인합니다. 그런 다음 각 부품이 신호를 어떻게 바꾸는지 살펴보세요.