월요일, 8월 19, 2019
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궁여지책 FM 스테레오 조정기 (1)

글쓴이 : SOONDORI

집에 있는 빈티지 튜너나 고급 라디오의 상태가 매우 안좋다. 전문가의 손길은 멀고… 약간의 기술지식과 어떻게든 해 볼 도전의지는 있는데… 어찌해야 할까?

조정작업 기준신호를 제공하는 FM/AM Stereo Signal Generator(표제부 사진, 줄임말로 SSG)를 사용해야 한다. 단, 전문가들이 그렇다는 것이고… 일 년에 한 번 할까 말까 DIY 작업자에게는 너무 과하다. 시대가 변하여 찾는 이가 많지 않은 SSG를 중국 등 해외에서 생산은 하고 있으되 기본 백 만 원 대이고 흔히 국내 중고시장에서 구할 수 있는 것들은 폭탄과 같은 얼렁뚱땅 빈티지 계측기군에 속하며 늙고 못생긴 기기의 가격표만 수 십 만 원이라 심하게 부담스럽다.

3만 원 짜리 튜너 한 대 조정하자고 중고가 20만 원 짜리 폭탄 계측기를 동원한다는 것 자체가 어불성설.

그렇다면… “안하는 것보다는 좋다. 없는 것보다는 낫다”는 식, 싸고 저렴하고 최소한의 유효성이 있는 대체안은 없는 것일까? 그리하여… 누구나 갖고 있을 스마트폰에 기대는, 다음 고육지책 아이디어들이 그나마 유효하다는 생각을 해보았다. 상상의 가정은…

“상용 SSG = 오디오신호 발생기 + FM 송신기”

■  FM 무선 카팩 활용 아이디어 : 예상 총 비용 1~2만 원

인터넷으로 쉽게 살 수 있는 자동차용 무선 카팩을 활용한다. 장황스런 기능들이 많지만 오히려 다음과 같은, 최소 요소기능을 갖춘 것이 더 좋다.

○ 3.5파이 헤드폰 잭에 본체를 삽입하는 형태
○ 배터리 내장, USB 충전(전계강도를 고려 기기의 위치를 옮겨야 한다)
○ 송출 주파수 설정기능의 편리성.

이런 기능의 FM Transmitter들은 파일럿 톤과 좌/우 MP3 음원을 FM 신호에 실어 송출한다. 파일럿톤이 있으므로 대상 튜너를 스테레오 모드로 동작하게 만들 수 있고 미리 준비된 MP3 음원을 이용하면 L, R 분리도를 조정할 수 있으며 트랜스미터를 놓는 위치에 따라 달라질 임의 전계강도를 기준으로 a) 복동조코일 동조점 등 조정과 b) 어쩌면 프론트-엔드 종단부 IFT 코일의 감도까지 조정할 수 있겠다. 이런 정도면 굵직한 조정작업들은 다 수행하는 셈.

일체의 다른 계측수단은 없다고 가정할 때의 작업방법은,

1) 카팩을 튜너 수신주파수 88~108Mhz의 1/2지점인 98Mhz 부근으로 설정. 튜너도 그렇게 설정.
2) 스마트 폰에 준비된 무음상태 MP3 음원(이 경우, 파일롯 톤은 당연히 포함되어 송출)과 나무젓가락을 깍아 만든 드라이버를 가지고 종종 틀어져 있을 동조점 코일을 조정하여 스테레오 점등점을 찾는다. 점등점을 찾았다면 좌우 더 돌릴 수 있는 각도 최대치의 1/2에서 정지.
3) 스테레오 음원 MP3를 가지고 a) 들어보거나 b) 시그널 미터 반응을 보면서 프론트-엔드 IFT 코어를 아주 조금씩만 돌린다. 마음 불편하다면 최적 상태라 간주하고 패스!
4) L채널 Only, R채널 Only MP3 파일을 교차 재생해 가며 분리도 조절용 가변저항을 돌린다. 계측기가 없으니… 듣고 판단한다. 좀 더 나아가서 a) 튜너 RCA 단자 출력을 녹음하고 스마트폰 스펙트럼 분석기 앱을 이용하여 관찰하거나 b) 무료 스펙트럼 분석 프로그램(예: Wavespectra)이 깔려 있는 PC에 직접 연결하고 실시간 파형을 보면서 판단할 수도 있다. 매우 번거롭기는 하지만?

(신뢰할 만한 고속 푸리에 연산 프로그램. 다운로드 : http://efu.jp.net/soft/ws/ws.html)

MP3 음원은 어떻게 준비할 수 있을까?

○ 다양한 윈도우용 무료 음원처리 프로그램을 적절히 조합, 활용하는 방법. 예를 들어, 위 URL에서 WaveGen을 다운로드 받아 활용한다.
○ 모바일용 오디오 시그널 제너레이터 앱으로 1Khz를 생성하고 그것을 윈도우 내장 녹음기로 기록하는 방법(추천). 양쪽 3.5파이 Jack이 있는 케이블만 있으면 된다.

(앱을 잘 만드는 Keuwlsoft사. 종종 이 앱을 앰프 간이 테스팅용으로 사용한다)

[ 관련 글 ]
인켈 TX-1030C 튜너, 가벼운 조정작업
인켈 RV-6010R A/V 리시버, Tune-Up

이 준비과정에서 노이즈들 들어가고 음의 왜곡도 생기겠지만 어차피 간단 DIY 작업이니 큰 의미 없다. MP3는 항구히 스마트폰에 저장되는 것이고 카팩은 따로 쓰다가 다음에 또 작업하면 된다. 정밀도는 많이 떨어지고 복잡한 고수준 튜너에 적용할 대안은 아니라지만… “없는 것보다는 낫다”는 관점에서라면 꽤 유효하고 경제적인 방법론. 아닐까?

■  FM 송신기와 APP 조합 : 예상 총 비용 0원 또는 Unknown.

마침 서랍 속에 굴러다니던 간단한 Mono FM 송신기가 있다면? 다음과 같이 한다.

○ Keulwsoft APP으로 1Khz를 생성, 송신기 입력단에 연결하고 10분쯤 대기(예열).
○ 다른 디지털 튜너로 송출 주파수가 정확한지를 확인한다. 주파수 보정 기능이 없을 것이니 결과는 수시로 달라질 수 있다.
○ 적당하다면… 재빨리 19Khz를 생성한다. 스테레오 램프가 점등된다면 튜너가 파일럿 톤을 인식하는 하는 경우. 곧바로 동조코일을 조절할 수 있다.
○ 아니라면 스마트폰 내부에서 19Khz를 Cut-Off하는 것이거나 다른 무엇이 잘못된 것이다.

(자작시에는 반드시 뒤집힌 동박기판을 써야 한다. 온갖 종류의 FM 송신기들이 소개되는 출처 및 기타 글 : http://circuit-zone.com/?cat=fm_transmitters)

(Crystal Locked 방식이 아닌 트랜지스터 방식 초간단 트랜스미터는 실용성이 없는 편이다. 주파수는 상시 부유하고… 위 예시는 MAX2606을 사용하여 주파수 안정성이 담보되는 모노 발신기 회로)

아쉽게도 이 방법으로는 분리도를 조정할 수 없다. 그리고 자작을 하거나 모듈을 사서 쓰는 것보다 위의 스테레오 카팩을 구해 쓰는 것이 더 경제적이다.

■ FM 트랜스미터 LSI 활용 아이디어 : 예상 총 비용 5만 원, 그러나 소수만 할 수 있다는…

만능기판 조립 경험이 있고 8비트 마이크로 컨트롤러, Arduino보드를 다루어 본 사람에게 어울리는 방법. 그런 사람 많지는 않을 듯하니… 이하를 누군가의 착안용으로 정리.

임피던스 검토 등 일체의 것들 무시하는 조건으로 LSI 내부기능을 블랙박스로 가정하여 무시하고… 전원 공급하고 마이컴에 연동되는 몇 개 제어선들을 통해 동작에 필요한 조합정보를 건네주면 그만이다. 예를 들어 주파수 설정값은 프로그램 가이드 문서에 따로 정의되어 있다.

추천하는 소자는 아예 88~108Mhz 스테레오 FM 송출 프로토콜이 내장된 실리콘-랩의 Si4710(4711은 RDS 기능 내장형으로 무의미)

오래 쓸 나만의 자작 계측기를 만들 참이라면 적당한 함체, 조작버튼 배치, LCD 사용 여부 등을 미리 생각해두는 것이 좋겠다. 참고로 LSI는 전달된 제어명령에 따라 정확하게 FM 전파를 생성하므로 그것을 믿고 Hexa 값을 그대로 LCD에 표시하면 된다. 기본 준비물은 다음과 같다.

○ Transmitter LSI(Digikey 13달러@1개), 8비트 이상 마이크로컨트롤러 또는 아두이노 보드. 그리고 기타 수동소자들, 피치 컨버팅 기판 등 1식
○ Silicon Lab社에서 다운받을 수 있는 프로그램 가이드(pdf)

(실리콘랩 AN332 Application Note의 일부. 다운로드 URL : https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/AN332.pdf)

준비하고 땜질하는 작업이 귀찮다면 동 LSI를 사용하거나 다른 방법으로 구현된 FM 트랜스미터 모듈보드를 쓰는 방법도 있다. 무엇이든 구할 수 있는 인터넷 세상이라니… 앞서 언급된 카팩용 보드들도 알리바바 등 해외 사이트에서 판매하고 있다.

(KT0803K LSI를 쓴 스테레오 보드. 참고 글은 https://www.instructables.com/id/Build-Your-FM-transmission-Station-with-Arduino/)

이상은 경험에 기초한 논리로 정리한 내용. “정말 가능할까?” 가장 쉽고 가장 경제적 대안이라 생각되는 바, ‘FM 무선카팩과 안드로이드 앱을 이용한 튠업’을 다음 편에 정리한다.

* 관련 글 : 궁여지책 FM 스테레오 조정기 (2), 3500원의 논리

 

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