토요일, 5월 26, 2018
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FM 튜너의 IF Filter (2)

글쓴이 : SOONDORI

일종의 공명기(Resonator)인 필터소자는 오디오뿐만 아니라 다양한 산업분야에서 널리 사용되는 핵심부품이다. 이에 FM 튜너에 사용되는 몇 종 소자들의 원리, 제작 방법론을  정리한다.

 

● LC Filter

코일(L)과 커패시터(C)로 직렬공진회로와 병렬공진회로를 구성하여 Band Pass Filter, Band Stop Filter를 만들 수 있다. 중간주파수트랜스포머(IFT)도 특정 주파수에서 L C동조에 의한 임피던스가 극단적으로 작아지는, 그러므로 신호가 최대값으로 전달되는 기능을 가진 일종의 필터이다.

 

● Ceramic Filter

세라믹 피에조 판막을 배치하고 특정 주파수의 전압을 인가하면 상응하는 진동이 발생한다. 그 진동 즉, 파동에너지가 다음에 배치된 판막에 도달하면 지정 주파수 이외의 것들이 제거된다.

다음은 FM 튜너에서 가장 많이 쓰이는 이중구조 세라믹 필터를 보여주고 있다. 심볼의 좌측 방향(전기신호에 의한 Vibration 생성)에서 유입된 물리적 진동이 우측방향(기계적 운동이 전기적 신호로 변환)으로 전이되면서 불요 주파수(노이즈)이 제거된다. 만일, 이것이 단일구조를 취한다면 공진형 발진소자로 사용될 수도 있다.

 

● Surface Acoustic Wave Filter

한쪽 진동 절편에서 발생된 파동에너지(탄성파)가 반도체제조기술로 만들어진 절편 위로 흐르고 그것이 반대편 절편의 고유진동수와 부합하지 않을 경우  감쇄되는 원리를 이용한다. 이 표면탄성파의 존재는 1855년 Lord Rayleigh가 발견하였다.

(출처 : http://www.edn.com/5G/4413442/SAW–BAW-and-the-future-of-wireless)

Saw Filter는 Ceramic Filter보다 정교한 특성을 확보할 수 있으나 흔하지않았고 가격도 비쌌지만 요즘에는 각종 포터블 제품들에 널리 사용되고 있는 만큼 Chip 타입 등 다양한 형태와 특성의 제품들을 쉽게 구할 수 있다.

(출처 : rf-microwave.com)

다음은 SAW 필터와 Ceramic Filter가 적용된 튜너의 블록도이다. 빈티지튜너들에 있어서 SAW Filter를 사용했다함은 설계상의 배려가 있다고 판단해도 좋다.

 

● Linear Phase Filter

유한응답필터(Finite Impulse Response Filter) 알고리즘을 응용하여 위상변화없이 대역필터링을 하는 고급신호처리기술이 적용된 경우. FIR의 경우 몇 개의 샘플을 대상으로 연산처리하고 불요신호는 버리며 Zero Phase 상태의 2차 신호를 만들어 낸다. 표제부 사진은 marantz 125에서 사용된 4극점(Pole), 6극점 선형위상 필터로서  최근의 SoC 튜너 IC에서는 위에서 언급된 Passive형 필터는 물론 이러한 특수기능조차 소프트웨어 알고리즘으로 해결한다. (출처 : http://img.canuckaudiomart.com/uploads/large/269213-marantz_model_125_tuner__marantzs_finest__nice.jpg)

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