목요일, 10월 18, 2018
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튜너 이야기 #5 – Foster-Sleeley 및 Ratio 검파

글쓴이 : SOONDORI(블로그 글 정리)

1. Foster-Sleeley Detection(포스터-실리 검파)
1936년, Dudley E. Foster와 Stuart William Seeley가 발명한 검파방법. 두 개의 트랜스포머 중간에 탭을 만들고 양쪽을 다이오드에 연결하는 회로를 구성한다. 이것은 일반 AC 정류회로와 유사한데 10.7Mhz 주파수(무음상태)가 입력되는 순간에는 다이오드 정류 후 전압이 서로 상쇄되므로 0V가 출력되고 10.7Mhz에서 편이, 예를 들어 중간주파수에 음성/음향 성분이 있을 때로서 10.7Mhz+10Khz 혹은 10.7Mhz-5Khz와 같이 주파수변동이 있을 때는 두 다이오드의 출력 Canceling 밸런스가 깨지면서 그 편이만큼이 전압으로 출력된다.

논리는 간명하나 코일을 정교하게 감고 딱 1/2지점에서 탭을 내는 것, 다이오드 등 회로를 구성하면서 정교하게 균형잡는 것이 만만치않아서 최근 튜너에서는 널리 쓰이지 않는다고 한다. 단, 노후화에 따른 동작특성 변화 최소화라는 강점은 충분히 있을 것으로 판단된다.

자료출처 : http://www.radio-electronics.com/info/rf-technology-design/fm-reception/ratio-foster-seeley-fm-detector-discriminator.php)

C는 출력단 고주파 차단을 위한 일종의 By-Pass Filter, R은 다이오드 정류 후 전압으로 바꾸기 위한 것, RF Choke와 연결된 C는 중간점 전위(다이오드 정류전류가 돌아가는 경로)를 유지하기 위한 용도. 위쪽 D의 출력부는 기준주파수에 대해 통상시는 0V이나 음성/음향이 있으면 +Xv또는 -Xv로 변화. 대략 회로를 정의하자면 Canceling을 이용하는 Balanced Rectifier이다. 전단에 1) LC Tank 회로를 부가하는 것(좌측편 코일과 C)은 동일하고 2) 노이즈 영향을 최소화하기 위해 주파수 변화를 정제하는 Limiter회로가 부가된다고 한다.

(2극 진공관 구성 예. 출처 : http://oldradios.co.za/images/stories/superhet/fosterseeleydiscr.jpg)

(▲▼ Leak Through Line II의 예)

2. Ratio Detection(비율검파)
균일하게 주입되고 있는 10.7Mhz에 정확하게 동기화된 상태에서 두 개의 다이오드가 주파수(교류전류로 상상하면 됨)를 정류하고 전류는 한쪽 방향으로 계속 순환. 세 번 째 코일과 중성점으로 구성된 회로는 일종의 전류의 궤환경로로서 트랜스포머 중간 탭에 연결되어 있다. 출력단은 궤환경로에 연결되어 있으며 커플링콘덴서를 통해 신호를 뽑아내는 구조이므로 당연히 0V가 출력된다.

(자료출처 : http://www.radio-electronics.com/info/rf-technology-design/fm-reception/ratio-foster-seeley-fm-detector-discriminator.php)

그 다음, 음성/음향신호가 입력(10.7Mhz에서, 전단 LC Tank로 편이된 주파수)되면 전류변화가 발생하고 그것이 3차 코일에 유도되어 기전력을 발생시킨다. 편이주파수에 비례하는 기전력의 유도… 그 기전력을 C와 R 필터를 통해 정제하고 커플링콘덴서를 통해 밖으로 빼내면 된다.

이 방식은 어떤 신호가 1차 코일에 지속적이고 균일하게 입력되는 조건이라면 3차 코일에는 신호변화가 없을 것이기 때문에 외부노이즈에 강하다. 트랜스포머 동작은 전류가 흐르는 것이 중요한 것이 아니고 시간 당 전류의 변화가 중요하다는 점에 착안하면 간단히 이해가 된다 즉, 변화가 있을 때만 3차 코일에 AM(진폭) 시그널이 잡힌다. 노이즈는 균일하게 유입될 가능성이 크지만 음성/음향신호는 가변적으로 그 변량을 조작하는 것이니 상대적으로 음성/음향을 또렷하게 캡쳐할 수 있다는 뜻.

ADCOM 튜너, Marantz ST-54와 같은 몇 몇 디지털 IC에 비율검파가 채용되었다.

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