진폭 변조란?
음성 신호처럼 낮은 주파수의 신호는 그대로 멀리 보내기 어려워서, 높은 주파수의 반송파에 실어 보내요. 이때 반송파의 진폭을 정보 신호에 맞춰 바꾸는 방식이 진폭 변조(Amplitude Modulation, AM)예요. 20세기 초 페센든의 실험 이후 라디오 방송의 표준 방식이 됐어요.
수식과 변조지수
정보 신호가 m(t)=Amcos(2πfmt), 반송파가 Accos(2πfct)일 때 일반 AM 신호는
s(t) = Ac[1 + μ·cos(2πfmt)]·cos(2πfct), μ = Am/Ac
μ는 변조지수로, 1을 넘으면 과변조가 되어 포락선이 찌그러지고 왜곡이 생겨요.
측파대와 대역폭
삼각함수 공식으로 펼치면 신호는 반송파 fc, 상측파대 fc+fm, 하측파대 fc−fm 세 성분이 돼요. 정보 신호 대역폭이 W면 AM 대역폭은 2W예요.
전력 효율
전체 전력은 Pc(1+μ²/2)이고, 정보가 담긴 측파대 전력 비율은 μ²/(2+μ²)예요. μ=1이어도 효율은 약 33%에 그쳐요. 나머지는 정보가 없는 반송파에 쓰여요.
변형 방식
| 방식 | 특징 | 대역폭 | 용도 |
|---|---|---|---|
| DSB-FC(일반 AM) | 반송파 포함, 수신기 간단 | 2W | AM 방송 |
| DSB-SC | 반송파 억압, 전력 효율 높음 | 2W | 스테레오 FM 부반송파 등 |
| SSB | 측파대 하나만 전송 | W | 아마추어·해상·군용 단파 통신 |
| VSB | 한 측파대 일부만 남김 | W보다 약간 큼 | 아날로그 TV 영상 신호 |
복조
- 포락선 검파: 다이오드와 RC 회로로 진폭 윤곽을 따라가요. μ≤1인 일반 AM에서만 쓸 수 있어요.
- 동기(코히어런트) 검파: 수신 측에서 같은 주파수·위상의 반송파를 만들어 곱한 뒤 저역통과 필터를 거쳐요. DSB-SC와 SSB에 필요해요.
장단점
AM은 구조가 간단하고 전파가 멀리 가지만, 잡음이 진폭에 그대로 더해져 주파수 변조(FM)보다 음질이 떨어져요.
캠퍼스다운 자료실에는 이 이론을 다룬 자료도 있어요: 「유선전화통신」.
이 이론을 다룬 레포트·발표 자료는 캠퍼스다운 자료실의 '진폭 변조' 레포트 검색에서 찾아볼 수 있어요.
참고문헌
- Haykin, S., & Moher, M. (2009). Communication Systems (5th ed.). Wiley.
- Lathi, B. P., & Ding, Z. (2009). Modern Digital and Analog Communication Systems (4th ed.). Oxford University Press.
- Carlson, A. B., & Crilly, P. B. (2010). Communication Systems (5th ed.). McGraw-Hill.
- ITU-R Recommendation BS.560 / Regional Agreement GE75 (LF/MF broadcasting, 9 kHz channel spacing in Regions 1 and 3).