청.장년 책별 성경공부...5. 성경말씀을 먼저 읽은 후에 ‘수업계획’에 나와 있는 ‘성경주해’를 참조하라. (각 장의 지은이들은 각 장의
제 4 장의 구성
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Transcript of 제 4 장의 구성
#4-1
#4-2
제 4 장의 구성4.1 신호의 rms 값4.2 신호의 데시벨 크기4.3 잡음의 영향4.4 전달함수4.5 여파기와 대역폭4.6 대역제한과 전력제한
#4-3
4.1 신호의 rms 값
rms(root mean square) 실효치 전기신호의 크기를 나타내는 방법 중의 하나 교류를 직류로 대체했을 때 등가 에너지 발생 값 신호의 자승 평균 평방근 값
#4-4
이산신호의 rms 값
이산 (discrete) 신호에 대한 rms 값 계산
#4-5
주기 (periodic) 신호에 대한 rms 값 계산 3 장의 예제 3.1 을 참조한 정현파의 rms 값 계산
정현파의 평균전력
정현파의 rms 값과 저항 1Ω 에 걸린 평균 전력
#4-6
여러 가지 파형의 신호가 섞여 있을 때여러 가지 파형의 신호가 섞여 있을 때의 rms 값
#4-7
4.2 신호의 데시벨 크기전기신호의 크기를 데시벨 (decibel : dB) 로 표현
전력 , 전압 , 전류의 전송 레벨을 로그 척도로 표현
넓은 범위 , 상대비나 변화량을 표시하기에 편리 상대적인 레벨의 표시 : dB 절대적인 레벨의 표시 : dBm, dBW, dBmV, dBV
#4-8
상대 레벨의 표시 : dB
전력레벨전압레벨 전류레벨
식 (4.6)~(4.8) 모두 같은 식들
증명 :식 (4.9) ~(4.11)
#4-9
0dB, +3dB, 회로이득
3dB 이득 : +3dB 씩 커질 때마다 전력이 2배로 , 전압이 √2 배로 커진다 .
회로이득 (Gain) :
0dB 이면 이득도 없고 손실도 없다 .
#4-10
-3dB, 회로손실3dB 손실 : -3dB 씩 작아질 때마다
전력이 1/2배로 , 전압이 1/√2 배로 줄어든다 .
회로손실 (Loss) :
( 참고 ) 상대 레벨 dBc (relative to the carrier) 반송파 대비 신호의 크기를 상대 레벨로 표시
#4-11
다단 시스템에서의 dB 의 이용전체 시스템의 이득은 각 단의 이득을 더한다 .
총 이득은⇒
#4-12
절대 레벨의 표시 : dBm
dBm : 1 mW 를 기준으로 한 전력 Po 의 절대레벨
#4-13
절대 레벨의 표시dB 뒤에 기준 레벨의 단위를 붙여서 나타낸다 .
dBW : 1 W 를 기준으로 한 전력 Po 의 절대레벨
dBmV : 1mV 를 기준으로 한 전압 Vo 의 절대레벨
절대 레벨의 표시 : dBW, dBmV, dBV
dBV : 1V 를 기준으로 한 전압 Vo 의 절대레벨
#4-14
4.3 잡음의 영향통신시스템의 목표
이용 가능한 대역폭 , 채널 , 전력으로 허용된 시간 안에 가능한 한 많은 데이터를 전송
잡음은 통신시스템의 효율을 저하 수신신호를 훼손하고 오동작을 유발 전송 에러를 발생시켜 재전송을 요구
잡음의 분류 방법 발생 위치에 따른 잡음의 분류 신호의 형태에 따른 잡음의 분류
#4-15
발생 위치에 따른 잡음의 분류통신시스템의 내부 잡음
열 잡음저항체의 열에너지에서 발생
산탄 잡음반도체 소자에서 발생
저주파 잡음전기접점에서 발생하는 접촉 잡음 등
시스템 잡음PCM 신호 만들 때 발생하는 양자화 잡음 등⇒ (7 장 참조 )
#4-16
발생 위치에 따른 잡음의 분류 ( 계속 ) 통신시스템의 외부 잡음
자연 잡음낙뢰 방전 , 태양과 우주에서 오는 전자기파
인공 잡음불꽃 방전 , 코로나 방전 , 글로우 방전 등
온도 잡음수증기 등이 온도에 비례해서 전파를 방사비올 때 위성통신의 전파를 방해하는 주요 원인
간섭 잡음다른 시스템에서 유도되어 방사
#4-17
가우시안 확률함수
가우시안 확률함수(Gaussian probability function) 정규 (normal) 분포라고도 한다 . 통계적으로 모집단이 클수록 자연에서 찾을 수
있는 많은 현상들은 이 확률에 가깝게 일어난다 .
#4-18
신호의 형태에 따른 잡음의 분류
백색 잡음 (white noise) 모든 주파수 대역에 대해 균일한 전력밀도 스펙트럼을 갖는 잡음 . 백색광에서 유래한 표현
주파수 스펙트럼 속성에 따른 잡음의 분류
#4-19
신호의 형태에 따른 잡음의 분류 (계속 )
가우시안 잡음 (Gaussian noise) 잡음의 진폭이 가우시안 확률분포를 갖는 잡음
통계적 속성에 따른 잡음의 분류
#4-20
신호의 형태에 따른 잡음의 분류 (계속 )
백색 가우시안 잡음 (white Gaussian noise) 모든 주파수 대역에 대해 균일한 전력밀도
스펙트럼을 가지면서 동시에 잡음의 진폭은 가우시안 확률분포를 갖는 잡음
스펙트럼 속성과 통계적 속성 두 가지를 모두 가짐⇒ 그림 4.7 참조
#4-21
잡음 측정의 대표적인 방법신호 대 잡음전력비 (Signal to Noise power Ratio)
SNR 혹은 S/N 비 라고 함 신호전력의 크기 S, 잡음전력의 크기 N 일 때
잡음특성 (Noise Figure) NF 어떤 소자나 회로를 거치며 얼마나 잡음이 늘어
나는지를 표시 . 로그를 안 취하면 Noise Factor 작을 수록 S/N 비 특성이 나빠지지 않는 값
#4-22
4.4 전달함수 어떤 시스템의 전달함수를 알면 컨벌루션 연산을
통해 입력에 대한 출력을 구할 수 있다 .
t = 0 이전에 시스템의 출력이 나오지 않는다면
컨벌루션 (convolution) 연산의 정의
#4-23
컨벌루션 (convolution) 연산 과정
#4-24
컨벌루션의 성질
시간 컨벌루션의 푸리에 변환 쌍 시간영역의 컨벌루션 연산은 주파수영역에서 곱
주파수 컨벌루션의 푸리에 변환 쌍 시간영역의 곱은 주파수영역에서 컨벌루션 연산
충격파 함수의 컨벌루션 성질
#4-25
선형 시불변 시스템
선형 시불변 시스템 (linear time-invariant system) 선형 시불변 시스템에서는 전달함수를 이용하여
입력에 대한 출력을 구할 수 있다 .여기서 a, b, c 는 상수이다 .
시불변 (time invariant) 시스템
선형 (linear) 시스템
#4-26
충격파응답 (impulse response)
충격파응답 (impulse response) h(t) 시스템에 충격파를 인가했을 때의 출력 응답
#4-27
시간영역의 시스템응답 시스템응답 : 시스템의 입력에 대한 출력
시간영역의 시스템응답 y(t)=x(t)*h(t) ⇒ 입력신호 x(t)와 충격파 응답함수 h(t)와의
컨벌루션 연산을 통해 구할 수 있다 . 이 연산을 중첩적분이라고도 한다 .
#4-28
전달함수 (transfer function) 전달함수 (transfer function) H(ω)
⇔ 시간영역의 충격파응답 함수 h(t)
#4-29
주파수영역의 시스템응답주파수영역의 시스템응답 Y(ω)=X(ω)H(ω)
⇒ 입력신호와 전달함수의 진폭은 곱해지고 위상은 더해진다 .
#4-30
4.5 여파기와 대역폭여파기 ( 필터 : filter) 의 사용목적
원하는 주파수대역의 신호만 통과 (pass) 시키거나 제거 (stop)
#4-31
여파기의 대역폭어디까지가 여파기의 설계대역폭인가 ?
실제 여파기에서는 사용 가능한 대역폭을 따로 정의할 필요가 있다 .
3dB 대역폭 : 최대 응답치의 -3dB 가 되는 경계
#4-32
4.6 대역제한과 전력제한수신기에서 대역통과여파기와 증폭기를 사용
#4-33
대역제한 문제통신 신호간에 간섭을 막으려면
각 통신 신호의 주파수대역폭을 제한해야 한다 .
#4-34
전력제한 문제수신기의 증폭기에서 신호가 포화되는 것을 막으려면 송출 전력을 제한해야 한다 .
유선 단말기에서0dBm 이하로 신호를 송출하도록 통신규격에 제한
이동통신에서는 기지국과 이동 단말기사이의 전력제어가 필요수신되는 전파의 세기로 이동 단말기와의 거리를 판단하여 기지국에서 전력제어를 실시
#4-35
전력제한의 예
#4-36
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