본문
LNB(Converter)는 위성안테나(파라보로 안테나)에서 수신한 신호를 다른 주파수대(1GHz)로 변환해서 튜너(수신기, Receiver)로 보낸다. 바로 그 변환된 후의 주파수이다.
대부분의 통신시스템은 수퍼헤테로다인 방식을 이용하는데, 반송파 주파수를 기저대역으로 변환하기 전에 어떤 주파수로 한번 변환하여 올리고 내리는, 즉 주파수 변환을 두번 하게 된다.
여기서 반송파(carrier)와 기저대역(baseband)의 중간에 위치하는 주파수를 IF, 즉 중간주파수라고 부른다.
한번에 변환하면 될것을 왜 번거롭게 이런 중간주파수를 사용하느냐?는 이유는 주로 채널 선택도와 관련되어 있다.
예를 들어, 만약 1GHz대역의 반송파에 1MHz단위로 5개의 채널을 사용한다고 가정하자. 그렇다면 아래와 같이
1.001GHz, 1.002GHz, 1.003GHz, 1.004GHz, 1.005GHz
의 다섯개의 채널 중심주파수가 만들어질 것이다.
현대의 대부분의 통신은 채널을 가지고 여러 송신자와 수신자가 주파수자원을 분리하여 공유하고 있다.
그래서 각자 사용할때 자신이 사용중인 채널과 다른 사람의 채널과 확실하게 구분이 되어야 한다.
만약 IF를 사용하지 않는다면, 1GHz대역에서 1MHz 대역의 신호를 걸러내야 한다. 즉 BPF(대역통과필터)의 1GHz 주파수상에서 대역폭이 1MHz로 만들어야 하는데, 이렇게 Q값이 1000이 넘는 필터를 만들기란 무쟈게 어려운 일이다.(Q값의 정의중 하나가 중심주파수/대역폭 이라는 점을 상기하시라)
만약 이러한 1.001 ~ 1.005 GHz의 반송파 주파수를 중간주파수 50MHz 대로 그대로 내렸다고 생각해보자. 즉 LO를 950Mhz로 하여 Mixer를 거쳐서 반송파-LO = IF 가 되었다면?
51, 52, 53, 54, 55 MHz 의 신호로 변환되어, BPF의 대역폭은 똑같이 1MHz이지만 Q값은 50MHz / 1MHz = 50 정도면 된다. 즉 BPF의 특성을 만들기 좋아서 결과적으로 채널의 구분이 명확해져서 선택도(selectivity)가 엄청나게 좋아진다. 원래 아주 샤프하게, 즉 Q값이 매우 높게 필터를 만들기는 어렵고 특성또한 안정되게 하기 힘들기 때문이다.
위의 설명은 BPF의 Q와 관련지어 설명하기 위해 쉽게 풀어쓴 내용이고, 실제로 비선형 소자들로 인해 발생하는 시스템의 비선형적인 image frequency들이 중간주파변환을 통해 중심 주파수에서 멀어지게 되어 선택도가 높아지게 된다는 점이 중요하다.
그렇게 채널을 골라낸 후에 기저대역으로 변환하면 깨끗하게 원하는 채널 주파수의 신호만 골라낼 수 있으며, 이것은 중간에 임의의 주파수로 한번 변환함으로써, 즉 IF를 사용함으로써 얻을 수 잇는 결정적인 이득이다.
또한 고주파는 파장이 매우 짧기 때문에 Filter 를 비롯한 각종 회로단을 거치다보면 위상지연으로 인해 여러가지 나쁜 영향들이 늘어난다. 그렇지만 초단에서 고주파 RF 반송파를 수신하고 IF로 낮추어서 처리하면 주파수가 낮아지기 때문에, 결과적으로 파장이 훨씬 길어져서 위상지연의 문제점을 많이 없앨 수 있다.
그리고 여러 다양한 반송파를 가지는 시스템에서, IF주파수를 통일해서 쓰면 RF 반송파신호를 IF레벨로 내리는 부분만 다르게 하고, IF단을 공통으로 반복이용할 수 있으므로 효율을 높일수도 있다.
즉 현대의 통신시스템은 주파수단위별로 구분되는 채널구조를 기본적으로 사용하기 때문에, IF를 사용하는 것이 유리하다. 다만 IF를 사용하면 Saw filter 와 Mixer 등이 더욱 많이 사용되어야 하기 때문에 구조가 복잡해지고 단가가 올라가게 된다. 그럼에도 불구하고 IF를 사용하는게 특성이 훨씬 좋기 때문에 수퍼헤테로다인 방식이 현대 통신방식의 기준이 된 것이다
대부분의 통신시스템은 수퍼헤테로다인 방식을 이용하는데, 반송파 주파수를 기저대역으로 변환하기 전에 어떤 주파수로 한번 변환하여 올리고 내리는, 즉 주파수 변환을 두번 하게 된다.
여기서 반송파(carrier)와 기저대역(baseband)의 중간에 위치하는 주파수를 IF, 즉 중간주파수라고 부른다.
한번에 변환하면 될것을 왜 번거롭게 이런 중간주파수를 사용하느냐?는 이유는 주로 채널 선택도와 관련되어 있다.
예를 들어, 만약 1GHz대역의 반송파에 1MHz단위로 5개의 채널을 사용한다고 가정하자. 그렇다면 아래와 같이
1.001GHz, 1.002GHz, 1.003GHz, 1.004GHz, 1.005GHz
의 다섯개의 채널 중심주파수가 만들어질 것이다.
현대의 대부분의 통신은 채널을 가지고 여러 송신자와 수신자가 주파수자원을 분리하여 공유하고 있다.
그래서 각자 사용할때 자신이 사용중인 채널과 다른 사람의 채널과 확실하게 구분이 되어야 한다.
만약 IF를 사용하지 않는다면, 1GHz대역에서 1MHz 대역의 신호를 걸러내야 한다. 즉 BPF(대역통과필터)의 1GHz 주파수상에서 대역폭이 1MHz로 만들어야 하는데, 이렇게 Q값이 1000이 넘는 필터를 만들기란 무쟈게 어려운 일이다.(Q값의 정의중 하나가 중심주파수/대역폭 이라는 점을 상기하시라)
만약 이러한 1.001 ~ 1.005 GHz의 반송파 주파수를 중간주파수 50MHz 대로 그대로 내렸다고 생각해보자. 즉 LO를 950Mhz로 하여 Mixer를 거쳐서 반송파-LO = IF 가 되었다면?
51, 52, 53, 54, 55 MHz 의 신호로 변환되어, BPF의 대역폭은 똑같이 1MHz이지만 Q값은 50MHz / 1MHz = 50 정도면 된다. 즉 BPF의 특성을 만들기 좋아서 결과적으로 채널의 구분이 명확해져서 선택도(selectivity)가 엄청나게 좋아진다. 원래 아주 샤프하게, 즉 Q값이 매우 높게 필터를 만들기는 어렵고 특성또한 안정되게 하기 힘들기 때문이다.
위의 설명은 BPF의 Q와 관련지어 설명하기 위해 쉽게 풀어쓴 내용이고, 실제로 비선형 소자들로 인해 발생하는 시스템의 비선형적인 image frequency들이 중간주파변환을 통해 중심 주파수에서 멀어지게 되어 선택도가 높아지게 된다는 점이 중요하다.
그렇게 채널을 골라낸 후에 기저대역으로 변환하면 깨끗하게 원하는 채널 주파수의 신호만 골라낼 수 있으며, 이것은 중간에 임의의 주파수로 한번 변환함으로써, 즉 IF를 사용함으로써 얻을 수 잇는 결정적인 이득이다.
또한 고주파는 파장이 매우 짧기 때문에 Filter 를 비롯한 각종 회로단을 거치다보면 위상지연으로 인해 여러가지 나쁜 영향들이 늘어난다. 그렇지만 초단에서 고주파 RF 반송파를 수신하고 IF로 낮추어서 처리하면 주파수가 낮아지기 때문에, 결과적으로 파장이 훨씬 길어져서 위상지연의 문제점을 많이 없앨 수 있다.
그리고 여러 다양한 반송파를 가지는 시스템에서, IF주파수를 통일해서 쓰면 RF 반송파신호를 IF레벨로 내리는 부분만 다르게 하고, IF단을 공통으로 반복이용할 수 있으므로 효율을 높일수도 있다.
즉 현대의 통신시스템은 주파수단위별로 구분되는 채널구조를 기본적으로 사용하기 때문에, IF를 사용하는 것이 유리하다. 다만 IF를 사용하면 Saw filter 와 Mixer 등이 더욱 많이 사용되어야 하기 때문에 구조가 복잡해지고 단가가 올라가게 된다. 그럼에도 불구하고 IF를 사용하는게 특성이 훨씬 좋기 때문에 수퍼헤테로다인 방식이 현대 통신방식의 기준이 된 것이다
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