FM 라디오 수신기 설계 제작 [서강대학교 통신공학개론 설계 과제]

소개

서강대학교 전자공학과 2018-1학기 통신공학개론 설계 제작 과제입니다.
압축 파일에 설계 제작 보고서 외에 설계 안내사항, 평가를 위한 측정시험 절차, 배점표를 포함하였습니다.

설계 제한 사항은 다음과 같습니다.

1. 능동 소자는 단 한 개까지만 사용할 수 있고, Diode 또는 수동소자는 얼마든지 사용 가능하다.
전원도 한 개까지 사용할 수 있다. 실험용 제작품이므로 크기 포장 등에서 완전한 제품 모양을 가질 필요는 없다.

2. 제작을 위하여 모든 가능한 방법을 사용하시오. 단 사용된 회로의 해석이 가능해야 하며, 설계 과정이 분명히 기록되고 설계 결과가 반영되어야 한다. (평가기준: 회로해석)

3. 정성적 시험으로는 88-108 MHz 대역에서 FM 상용 방송 신호를 적어도 3 개 이상 수신할 수 있어야한다. (평가기준: 수신 가능 FM 상용 방송 채널의 수)

4. 수신기의 정량적 시험은 실험실의 FM 송신장비에서 변조된 FM 신호를 특정 출력으로 송신하며 3m 거리에서 제작된 수신기의 수신 성능을 측정하여 평가한다. (평가기준: Tuning 기능, Selectivity)

5. 또 수신기의 성능을 수신신호의 음질로 평가한다. FM 송신장비에서 400 Hz 또는 1 kHz 주파수의 test tone 으로 변조된 FM 신호를 특정 출력으로 송신하며, 수신되는 신호에서 복조된 tone 의 왜곡 정도를 SINAD(dB) 로 측정한다. (평가기준: SINAD 값)

목차

1. 제목

2. 설계 목적

3. 설계 및 이론
1) FM 변조
2) FM 복조
3) 회로 설계
(1) BPF
(2) Hard limiter
(3) Frequency discriminator
(4) Envelope detector

4. 회로도
1) Band pass filter
2) Envelope detector 및 discriminator
3) DC block 및 low pass filter
4) 그 외 사용한 것들

5. 실험 및 측정
1) FM 방송 수신
2) 정성적 시험
3) 정량적 시험

6. 결과 및 분석

7. 결론

8. 참고문헌

본문내용

1. 제목 : FM 수신기 설계

2. 설계 목적
현재 우리나라 FM 방송 방식(교재 TABLE 4.2 참조)을 참고하여 상용 방송을 수신할 수 있는 FM 수신기를 설계하고 제작한다. 이 FM 수신기는 88-108 MHz 대역에서 적어도 세 개의 FM 상용 방송 신호를 좋은 품질 (QoS 즉 Quality of Service)로 수신할 수 있어야 한다. 능동 소자는 단 한 개까지만 사용할 수 있고 Diode 또는 수동소자는 얼마든지 사용 가능하다. 전원도 한 개까지 사용할 수 있다. 실험용 제작품이므로 크기 포장 등에서 완전한 제품 모양을 가질 필요는 없다. 수업을 통해 배운 FM 신호의 복조 원리를 실제 FM 수신기를 설계, 제작함으로써 확인하는 기회를 갖는다.

3. 설계 및 이론
1) FM 변조
반송파의 주파수가 메시지 신호 에 대해 선형적으로 변화하는 각변조의 한 종류이다. 순시 주파수 는 다음과 같이 정의된다.

< 중 략 >

(2) Hard limiter
BPF를 통과한 FM 신호가 Frequency discriminator의 입력으로 들어가기 전에 진폭을 일정하게 만들어주는 회로이다. [그림 6]과 같은 병렬 다이오드 리미터를 사용하였다. 입력 신호의 크기가 약 1.4V보다 작을 경우 리미터 회로를 통과하는 것이 의미가 없어진다는 문제점이 있었다. 또한 리미터 출력의 n차 고조파 제거를 위한 BPF를 수신단의 BPF와 함께 매번 튜닝하는 것도 실제 회로에서 구현하기에는 약간의 어려움이 있었다.

참고자료

· Haykin & Moher, Communication Sysyem, 5판, WILEY, 2010
· Irwin & Nelms, Basic Engineering Circuit Analysis, 11판, WILEY, 2015
· Sedra & Smith, Micro-Electronic Circuts, 7판, OxfordUniversityPress, 2016
· 서강대학교 통신공학개론 참고 강의노트