주파수변조

요약 화상이나 음성 등의 전달하고자 하는 신호를 반송파에 담아 송신할 때, 반송파가 신호를 담는 방법에는 진폭변조와 주파수변조가 있다. 주파수변조는 반송파의 진폭은 일정하게 한 채로 신호를 주파수의 변화로 변환해 송신하는 방법이다.

반송파(搬送波)는 신호를 담아 송신할 때 신호의 주파수가 된다. 즉, 전송 신호의 주파수에 비례하여 반송파 주파수 변화의 속도가 변하고, 신호의 크기사용하는 전자기파이다. 신호를 반송파에 담기 위해 주로 사용하는 방법에는 반송파의 크기를 변화시키는 진폭변조(AM)방식과 주파수변조방식(FM)이 있다.

주파수변조는 에드윈 암스트롱(Edwin Armstrong)의 1936년 논문에 처음 등장한다. 주파수변조방식(FM방식)에서 진폭은 일정하게 한다. 신호의 크기가 큰 곳은 파동이 많고 신호가 작은 곳은 파동이 적게 하여 신호의 크기에 비례하여 주파수가 변하도록 한다. 이 주파수의 변화는 전송하려는 신호에 비례하여 반송파 주파수의 크기가 변한다. 디지털 신호의 경우는 0과 1의 조합이므로 두 개의 주파수를 사용하여 반송파를 변조한다.

FM 변조방식의 특징은 변조한 파(波)의 진폭을 미리 일정하게 하여 송신하므로 도중에 방해나 이 섞여서 진폭이 변화해도 수신할 때 진폭을 다시 일정하게 조작함으로써 잡음을 어느 정도 제거할 수가 있다. 또 진폭변조(振幅變調:AM)보다 양질의 통신이 가능하나 변조한 파의 진동수 변화 범위가 넓어지는 즉 광대역의 주파수가 필요해지는 결점이 있다. 따라서 고주파 방송에 주로 사용된다. FM방식은 VHF(very high frequency)의, 30MHz~300MHz, 고충실도(高忠實度:hi-fi)의 음악방송이나 TV음성방송에 주로 사용된다. 이나 잡음이 적으므로 FM의 사용이 증가하고 있다. 주파수변조는 또 컴퓨터를 이용한 소리합성에도 사용된다.

FM 수신기는 두 방송이 같은 주파수로 방송해도 캡처(capture)라 불리는 특징이 있어 둘 가운데 더 강한 신호를 깨끗하게 잡아낼 수 있다. 하지만 인접한 주파수로 수신이 옮겨가는 현상도 생긴다. FM방송은 멀티플렉싱(multiplexing:여러 신호를 합쳐 한 개의 신호로 처리하는 방법)을 거쳐 스테레오(stereo)방송을 많이 한다.