3.2 주기 아날로그 신호

아날로그 신호는 단순신호와 복합신호로 나뉜다. 정현파(sine wave)와 같은 단순 아날로그 신호는 더 이상 단순한 신호로 나뉠 수 없으나, 복합(composite)아날로그 신호는 여러개의 정현파로 나뉠 수 있다.

 

3.2.1 정현파 

정현파는 주기적 아날로그 신호의 가장 근본적인 형태. 단순한 진동곡선으로 나타낼 수 있는것 처럼 한 사이클을 진행하는 동안의 변화는 부드럽고 일정하며 연속적이고 흘러가는 듯한 흐름.

정현파는 최대 진폭, 주파수, 위상 이라는 세가지 특성으로 정현파를 나타내게 된다. 

 

최대 진폭 

신호의 최대 진폭은 전송하는 신호의 에너지에 비례하는 가장 큰 세기의 절댓값. 

 

주기와 주파수 

주기(period)는 신호가 한 사이클을 완성하는데 필요한 시간의 양을 나타낸다. 

주파수는 1초동한 생성되는 신호 주기의 수를 말한다. 주기는 주파수의 역이다 . f=1/T

 

예제 60Hz의 주파수에서 주기는 1/60 = 0.0166 = 16.6ms

100ms의 주기를 마이크로초로 나타내어라. 100ms = 100*10^-3 = 100*10^-3 *10^6us = 10^5us

 

주파수 심화연구

우리는 이미 주파수란 시간에 대한 신호의 관계이며, 매 초당 완성되는 사이클 수라는 것을 배웠다. 주파수를 관찰하는 다른 방법은 '변화율을 측정'하는것이다. 전자기신호는 진동파형으로 평균 에너지 준위의 위아래로 연속적이면서 예측가능한 방식으로 오르내린다. 한 정현파의 주파수는 그 파형이 가장 낮은 에너지 준위에서 가장 높은 준위로 움직이는 속도이다. 40Hz 신호의 주파수는 80Hz 신호의 절반으로, 80Hz신호에 비해 두 배의 시간이 걸려 한 사이클을 마치고, 따라서 각 사이클이 가장 낮은 전압준위에서 가장 높은 전압준위로 바뀌는 데에도 2배의 시간이 걸린다. 

신호가 전혀 변화하지 않으면 주파수는 0이다, 신호가 순간적으로 변하면 주파수는 무한대이다.

 

3.2.2 위상 .

위상(phase)는 시각 0시에 대한 파형의 상대적인 위치를 나타낸다. 

 

3.2.3 파장

파장(wavelength)은 전송 매체를 통과하는 신호의 또 다른 특징이다. 파장은 단순 정현파의 주기 또는 주파수를 전송매체를 통한 전파속도 (propagation speed)와 연관시킨다. 

파장을 ㅅ(람다), 전파속도롤 c(빛의속도), 주파수를 f라고 하면,

람다 = c/f이다. 

 

주파수 영역 그래프를 그릴때, 뾰족점의 위치가 주파수를 알려주며, 그 높이가 최대 진폭이다. (시간영역에서 정현파는 주파수에서 뾰족점 하나로 나타남)

 

3.2.5 복합신호

여러개의 단순 정현파들로 만들어진 복합신호가 데이터통신에는 유용하다! 

복합신호는 실제로는 서로다른 주파수, 진폭 및 위상을 갖는 단순 정현파가 여러가지 합쳐서 만들어진것이다.(푸리에 해석으로 증명 할 수 있다.)

 

복합신호가 주기적이면 분해하게 되면 이산 주파수를 갖는 순차적인 정현파들로 나뉘게 된다.

복합신호가 비주기적이면 분해하게 되면 무한개의 연속적인 주파수를 갖는 정현파들로 나뉜다. 

복합신호를 분해하게 되면

주파수 f의 정현파의 진폭은 복합신호의 최대 진폭과 거의 같다. 주파수 3f는 기본 주파수의 3배가 되는 주파수를 가지며 제3조파라고 한다.

 9f는 기본 주파수의 9배가 되는 주파수를 가지며 제 9조파라고 부른다. 무조건 정수배여야 한다. 2.5, 2.6 이런거 없다.

 

 

3.2.6 대역폭 

복합 신호에 포함된 주파수 영역을 대역폭(bandwidth)이라고 한다. 대역폭은 '영역'이며 보통 두 수의 차이를 일컫는다. 예를 들면, 어느 복합신호가 주파수 1000~5000까지를 포함한다면 대역폭은 4000이다. 

대역폭 - 최고주파수와 최저주파수의 차이이이다.