변조

변조(變調, modulation)는 보내려는 신호(변조 신호, 메시지 신호)에 따라 높은 주파수의 반송파의 진폭·주파수·위상 가운데 하나 이상을 바꾸어, 정보를 전송에 알맞은 주파수 대역에 싣는 일이다. 받는 쪽에서 반송파에서 원래 신호를 꺼내는 일은 복조(demodulation)다.

변조가 필요한 이유

안테나 크기 : 안테나는 파장에 비례하는 크기여야 효율이 좋다. 음성(수 kHz)을 그대로 전파로 보내려면 수십 km 짜리 안테나가 필요하지만, 높은 주파수의 반송파에 실으면 작은 안테나로 보낼 수 있다
다중화 : 반송파 주파수를 서로 다르게 하면 여러 신호를 한 매체에 동시에 보낼 수 있다(라디오 방송국마다 주파수가 다르다)
전파 특성과 잡음 : 거리·장애물·잡음 조건에 맞는 대역과 방식을 고를 수 있다

반송파

반송파(搬送波, carrier)는 정보를 실어 나르는 데 쓰는, 진폭·주파수·위상이 일정한 고주파 정현파 A_ccos(2πf_ct + φ) 다. 변조되기 전의 반송파는 메시지와 관계없이 처음부터 끝까지 같은 모양의 파형이 이어진다. 변조를 하면 반송파 주위에 측파대가 생기고, 정보는 반송파 자체가 아니라 이 측파대에 실린다. 진폭 변조에서 반송파와 측파대의 전력 관계는 진폭 변조, 무변조 상태의 반송파전력은 안테나공급전력 문서에 있다.

종류

갈래	방식	반송파에서 바꾸는 것
아날로그 변조(아날로그 신호를 실음)	진폭 변조(AM)	진폭
	주파수 변조(FM)	주파수
	위상 변조(PM)	위상
디지털 변조(디지털 데이터를 실음)	진폭 편이 변조(ASK)	진폭을 몇 단계로
	주파수 편이 변조(FSK)	주파수를 몇 개 값으로
	위상 편이 변조(PSK)	위상을 몇 개 값으로
	QAM	진폭과 위상을 함께
펄스 변조	PAM·PWM·PPM·PCM	정현파 대신 펄스열을 반송파로 삼아 높이·폭·위치를 바꾸거나 부호로 바꿈

FM 과 PM 은 둘 다 정현파의 각도를 바꾸므로 함께 각 변조라 한다.

파형으로 구별하기

메시지 m(t) 가 +1 과 -1 을 번갈아 갖는 구형파일 때 각 신호는 다음처럼 보인다.

신호	파형	이유
변조되기 전 반송파	진폭·주파수가 일정하고, m(t) 가 바뀌는 순간에도 파형이 매끄럽게 이어진다	메시지를 싣지 않았다
진폭 변조	주파수는 일정하고 포락선(봉우리를 이은 선)이 m(t) 모양으로 커졌다 작아진다	진폭이 m(t) 에 비례
주파수 변조	진폭은 일정하고, m(t) = +1 구간은 촘촘하게(높은 주파수), -1 구간은 성기게(낮은 주파수) 그려진다	순간 주파수 = f_c + k_fm(t)
위상 변조	진폭과 주파수는 일정한데 m(t) 가 바뀌는 순간마다 파형이 뚝 끊겨 뒤집힌다(위상 점프)	위상 = k_pm(t). 구형파는 일정한 구간에서 위상이 그대로이고 바뀌는 순간에만 위상이 튄다

주파수가 두 가지로 보이면 FM, 주파수는 하나인데 경계에서 위상만 끊기면 PM, 아무 변화가 없으면 무변조 반송파다
구형파 메시지를 디지털 데이터로 보면 위 셋은 각각 FSK·PSK 와 같은 모양이다

같이 보기