일요일, 9월 23, 2018
Home > EXPLORE > FM튜너, 디엠퍼시스와 프리엠퍼시스

FM튜너, 디엠퍼시스와 프리엠퍼시스

글쓴이 : SOONDORI

방송국에서 FM 전파에 음을 실어 보내기 전에 고음역을 일부 강조(Preemphasis)하면 수신기는 그 영역을 감쇄(Deemphasis)시켜 전체적으로 평탄한 주파수 특성을 확보함과 동시에 그 처리과정에서 고음역에 담기는 송출단계 잡음도 억제할 수 있다는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio) 강조전략이 FM 디엠퍼시스와 프리엠퍼시스이다.

아래 그래프는 위 그래프의 강조 및 감쇄 작용에 의해 고역잡음이 어느 정도로 나타나는지를 보여주고 있다. 시정수(일종의 필터 작용의 특성을 결정짓는 변수, τ=R × C)가 0uS인 경우 주파수 증가에 따라 노이즈가 단순비례로 증가하지만 시정수가 정의된 경우 그 값이 커질 수록 더 많이 감소한다.

(그래프자료 출처 : http://www.radiomuseum.org/forum/fm_pre_emphasis_and_de_emphasis.html)

적용 시정수는 나라마다 다르다. 우리나라는 75uS, 일본은 50uS, 미국과 중국은 75uS이며 나머지 대부분의 나라에서는 50uS를 적용한다. 돌비FM과 같이 특별한 경우 25uS도 사용되고  있다.

프리엠퍼시스와 디엠퍼시스가 제대로 매칭되지않으면 음이 매우 둔하거나 매우 날카롭게 들린다. 국산이나 미국에서 수입된 빈티지기기가 아닐 경우 즉, 유럽이나 일본에서 가져온 빈티지라면 반드시 시정수를 확인하고 회로를 수정해야 한다. 수정은 1) 기기 외부에 전환스위치가 있거나 내부에 PIN이 있는 경우 단순절환, 2) R × C  공식의 적용이 가능할 경우(대부분의 사례에 해당함) R 또는 C의 용량 변경, 3) 복합적이고 복잡한 회로(MPX IC 내부에서 처리되는 경우)나 IC 제어 프로세서의  프로그램 변경으로 제어되는 경우는 메이커가 지정하는 방법에 따른다.

(MPX IC 내부의 Post AMP. 즉, OP.AMP의 피드-백 루프를 이용해서 디엠퍼시스를 조정하는 경우.
현재 시정수는 R x C = 100KΩ x 510pF = 51uS)

그런데 왜 FM에서는 고음역의 잡음이 증가된다는 것일까?

20~20Khz 신호를 캐리어에 혼합하는 과정에서 고음역일 수록, 저음에 비해 더 많은 다차수 고조파(高調波, Harmonic)가 생성되는데 그 고조파는 제 아무리 우수한 전자회로라도 절대 선형적으로 작동되지않는다는 현실에서 시작된다. 보내고자 하는 음 신호에 대해 하모닉의 복합적인 개입은 진폭과 위상변환(=FM에서는 고음, 저음을 결정짓는 요소)에 영향을 주는데 이것은 FM이든 AM이든 무선 수신기 입장에서는 절대 노이즈.

FM 수신기에는 Limiter회로라는 것이 있어서 잡음의 불요한 진폭(Amplitude)은 필터링을 할 수 있으나 위상(Phase) 변화는 그 진위를 판별하기 어렵다.  그리하여 수신전파에 담겨있는 잡음의 배제는 포기하고 그 대신 방송할 때 고음역을 강조하여 신호와 잡음원의 강도차이를 키우고 수신 시 그 차이(진폭의 크기)에 집중하여 유효한 음을 분리해내자는 아이디어가 사용되었다.

참고로, 튜너 시정수는 부품용량  편차 때문에 기준수치 그대로일 수가 없으며 아주 가끔은 설계엔지니어가 음의 느낌을 고려하여 고의로 약간 높거나 낮은 값을 쓰기도 한다. 이런 식 노이즈감소 전략은 Dolby 잡음제거로직, LP 제작과 재생에도 적용되어 있다.

댓글 남기기

이메일은 공개되지 않습니다. 필수 입력창은 * 로 표시되어 있습니다