TV 수신시스템의 측정

TV 수신시스템의 측정

가. 레벨의 표시방법

1. dB와 dBμ

전파의 강도 또는 신호의 세기를 측정하는데는 전계강도 측정기를 사용한다. 전계강도 측정기로는 전파 또는 신호의 강도를 dB로 나타내게 되어있다.
신호의 세기는 level이라고 부르고 있으나 레벨은 dBμ로 표시하는 외에 V, ㎷, ㎶ 등의 전압으로 표시하는 적도 있다.
dB는 이득과 감쇄량 등과 같은 배율, 즉 레벨의 상대置를 나타내는 것에 비해 dBμ는 1㎶를 0dB로 한 레벨의 상대치를 나타내고 dB뒤에 μ를 붙인다.
dB와 dBμ와의 관계를 그림 2.1과 같은 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

안테나 출력레벨이 70dBμ라는 것은 (2.1)식과 같이 안테나 출력전압이 약 3200㎶이고 레벨의 절대치를 표시하고 있다.

이득 30dB증폭기란 것은 입력레벨을 70dBμ로 하면 출력레벨은 110dBμ가 되는 것을 의미하지만 구체적으로는 2.2식처럼 증폭기가 약 3.2배의 증폭기이고 레벨의 상대치를 표시하고 있다.

2. 실효치

전계강도측정기로는 그림 2.2와 같은 신호 결국 정현파를 측정하지만 측정치의 눈금은 실효치로 표시되어 있다. 전계강도측정기는 정현파의 실효치를 측정하고 있는 것이다.
정현파의 실효치와 진폭사이에는 다음의 관계가 성립한다.

정현파의 실효치		정현파의 최대치
정현파의 최대치		정현파의 실효치

따라서 보통 정현파의 전압이 몇V라는 것은 이 실효치를 표시하므로 최대치는 √2배가 된다. 예를 들면 전압이 100V이면 실효치가 100V이고 최대치는 141V가 된다.

3. 레벨과 임피던스

레벨을 나타낼 경우 정식으로는 임피던스가 몇 Ω 경우의 레벨인가 하는 것을 명시하지 않으면 안된다.
예를 들면 수신기의 입력레벨이 60dBμ라고 하는 것만으로는 불충분하다. 수신기의 입력에는 현재 75Ω, 200Ω, 300Ω 3종류가 있으나 입력레벨이 단순히 60dBμ라 해도 임피던스가 다르면 수신기의 입력전압은 다음과 같이 각각 다르기 때문이다.

역으로 전력이 일정한 경우 임피던스가 다르면 임피던스가 다르면 레벨 즉 전압이 다르다. 구체적으로 75Ω의 경우와 300Ω의 경우 相違(서로 다른)에 대해 표시하면 다음과 같이 된다.
지금 전력 W는 일정, 75Ω일 경우의 전압을 E75, 300Ω일 경우의 전압을 E300 이라고 하면 E75와 E300과의 관계는 식2.3과 같다

따라서 전력이 일정할 경우 300Ω의 레벨은 75Ω레벨의 2배 결국 6dB높다. 역으로 75Ω레벨은 300Ω레벨의 1/2배로 6dB낮다.간단히 말하면 전력이 일정하고 임피던스가 다를 경우 전압의 비는 임피던스비의 평방근과 같다. 따라서 이 관계를 이용해서 당초 임피던스 레벨에서 다른 임피던스 레벨로 환산할 때의 보정치는 표2.1과 같다.
[표2.1] 임피던스의 相異에 대한 레벨의 보정치

당초imp＼imp환산	500Ω	75Ω	200Ω	300Ω
50Ω 75Ω 200Ω 300Ω	0 dB -1.8 dB -6.0 dB -7.8 dB	+1.8 dB 0 dB -4.3 dB -6.0 dB	+6 dB +4.3 dB 0 dB -1.8 dB	+7.8 dB +6 dB +1.8 dB 0 dB

4. 레벨과 개방치, 종단치

레벨을 표시할 경우 정식으로는 개방치인지 종단치인지 명시하여야 한다. 이것은 개방치와 종단치에 6dB차가 있고 개방치는 종단치보다도 6dB 높게 되기 때문이다.

5. TV 신호레벨의 선두치와 평균치

레벨을 표시할 경우 정식으로는 개방치인지 종단치인지 명시하여야 한다. TV 영상신호는 그림 2.3(b)와 같은 형태를 하고 있으나 선두치(정식은 동기선두치)는 (a)와 같이 동기선단에서 레벨을 표시하고 평균치는 (c)와 같이 包絡線 평균치에서 레벨을 나타내고 있다. 여기서 선두치 레벨은 (a)와 같은 동기선단의 정현파 실효치를 나타내는 것이지 동기선단의 정현파 최대치를 나타내는 것은 아니다. 마찬가지로 평균치 레벨이라는 것도 (c)와 같이 포락선평균치에서 정현파 실효치를 나타내는 것이다.
통상 전계강도측정기로는 TV 영상신호의 선두치는 측정할 수 없으므로 평균치를 측정토록 되어있다. 따라서 TV영상반송파를 전계강도계로 측정하면 그림에 따라 다소 변동하나 보통 선두치는 평균치보다도 5~6dB높게 된다. 단, 연속정현파에 대해서는 선두치도 평균치에 같게 되므로 특히 명시하지 않아도 좋다.

6. 레벨의 표시방법

레벨의 정식표시에는 임피던스, 개방치, 종단치, 평균치 3요소를 병기하여야 한다.
예1] 개방전압 평균치 75Ω
예2] 300Ω 단자 종단전압 동기선두치

3요소의 상호환산중에서 가장많이 사용되는 75,300Ω에 대해 표시하면 표2.2와 같이 된다. 통상 TV신호레벨을 표시할 경우 전계강도는 표준 다이폴의 개방단 선두치 레벨을 단위길이(1m)로 환산해 표시하고 공중선과 증폭기의 입출력 레벨은 특성 임피던스로 종단했을 때의 동기선두치를 표시하며 후자는 dBμ로 표시한다.

[표2.2] 레벨표시 요소의 상호환산

임피던스	개방·종단	선두·평균
75 ↓ 6dB up ↓ 300	종단치 ↓ 6dB up ↓ 개방치	평균치 ↓ 6dB up ↓ 선두치

나. 간이 신호레벨계

전계강도측정기는 대형으로 고가이고 취급도 불편하므로 통상수신시스템과 같이 소규모 공청을 취급할 경우 간이신호 레벨계로 충분하다.

1. 개요

1-1. 규격

이 규격은 표2.3과 같은 규격이고 VHF,UHF 신호를 25dBμ ~110dBμ의 범위에 걸쳐 입력전압과 출력계의 눈금이 맞도록 교정되어 있다. 측정치는 TV영상신호의 경우 종단전압 동기선두치를 나타내고 있다.

1-2. 측정방식

이 측정기는 감쇄기가 들어가지 않은 상태로 전주파수 범위에 걸쳐 입력전압과 출력계의 눈금이 맞도록 교정되어 있다. 따라서 이 범위의 레벨은 감쇄기를 사용하지 않고 측정할 수 있다. 이 범위를 넘는 레벨일 경우 감쇄기를 투입해 측정하나 이때의 레벨은 출력계의 눈금과 투입한 감쇄기량과의 합이 된다.

2. 취급방법

이 측정기의 조작판넬은 그림 2.4와 같이 되어 있으며 취급은 다음 순서에 따른다.

battery on switch를 on으로 한다.
battery check 보턴을 누르고 출력계의 지침이 batt 마아크內를 지시하면 좋다. BATT이하이면 전지를 교환한다.
측정하려고 하는 신호의 출력은 케이블을 통해 RF-input에 더한다. 만일 측정하려고 하는 신호의 출력이 300Ω일 경우 부속 300Ω:75Ω의 정합기를 사용해서 접속한다. 이 정합기에는 UHF용(470~890㎒용)과 VHF용(54~216㎒용)이 있으므로 측정하려는 신호에 맞추어 분류하여 사용한다.
측정하려는 신호에 맞추어 band select의 VHF,UHF 절환 스위치를 UHF나 VHF로 바꾼다. VHF의 경우 VHF-high, VHF-low 스위치를 VHF-high(ch7~ch13)나 VHF-low(ch2~ch6)로 바꾼다.
frequency의 주파수를 목표로 하고 tune 손잡이를 돌리면서 측정하려는 신호에 동조를 갖는데 이 경우 출력계의 흔들림이 최대가 되도록 조정한다. 이 조정의 과정에서 출력계의 지침이 눈금外로 지나치게 흔들릴 경우 in-put 레벨의 감쇄기 스위치를 필요에 따라서 계속 투입하면서 출력계의 흔들림을 최대로 한다.
출력계와 in-put 레벨의 감쇄기 투입량을 알아둔다.
측정치는 다음과 같이 된다.
영상신호나 음성신호를 확인하거나 방송국을 확인할 경우 phone jack에 이어폰을 투입하고 신호를 청취한다. 영상신호의 경우 바주音이 있고 음성신호의 경우 방송내용을 청취할 수 있다.
단자전압(dBμ) = 출력계의 치수(dBμ) + 감쇄기의 투입량(dB)
이 경우 측정기의 peak mean 절환을 peak로 해 두면 측정기는 종단전압 선두치로 지시된다. 더욱이 연속 정현파에서는 앞서 기술한 대로 선두치도 평균치도 같게 된다.

3. 전계강도의 측정

전계강도를 측정할 경우 그림 2.5와 같은 반파장 다이폴안테나로 미리 이득을 알고 있는 안테나를 사용해 측정한다. 이 경우 전계강도 E는 측정기의 단자에서 E1으로 다음과 같이 구할 수 있다.

E(dB) = E1(dBμ) + k(dB)
여기서 k는 보정치이며 다음과 같이 된다.
k(dB) = L(dB) + 6(dB) - He(dB) -G(dB)
- L : 케이블 손실
- 6dB : 종단치를 개방치로 환산한 것.
- He : 안테나의 실효길이 [ He = 20 log₁₀ i/π, i는 파장(m)]---- 그림2.6참고
- G : 안테나의 이득(다이폴 안테나는 0dB)

따라서 그림 2.5와 같이 다이폴 안테나를 사용해 케이블길이가 짧을 경우 L,G는 무시할 수 있기 때문에 보정치는 표2.4의 He에 6dB를 더한 것이 된다.
또한, 그림 2.5와 같이 다이폴안테나와 측정자가 접근해 있으면 측정자에 의해 방해가 생기기 때문에 될수 있는 한 측정자를 안테나로부터 떨어져 측정해야 한다.

4. 주파수 신호레벨의 표시

종래 TV방송파의 수신신호(TV고주파)의 레벨표시로는 통일된 것이 없고 업계 각 분야에서 여러종류로 표시하고 있다.
TV수신 시스템계는 75Ω으로 통일되었으며 75Ω계의 측정기와 측정부속품이 정비되어 보급되었다.

적용범위 기준은 수신안테나, 수신시스템기기 및 수신기입력에 있어서 고주파신호의 레벨표시에 대해 규정한다.
TV 고주파 신호레벨의 표시
- 75Ω 종단에 있어서 동기 선두치 전압으로 표시
- 레벨표시 사용단위는 1㎶에 대한 전압비를 dB로 나타내며 dBμfh vytl
기타 레벨표시와의 환산
75Ω종단 동기선두치 이외의 표시와의 상호환산은 표2.5의 값으로 한다.

5. 간이형 수신레벨계

TV 수신시스템의 설계시공 및 공동수신시설의 보수작업에 있어서 레벨의 측정 check가 시스템 운용상 중요한 포인트가 되고 있다. 현재 개방치의 평균치 지시형(A 형)인 것이 종단치의 선두치지시형(P 형)것 보다도 많이 사용되고 있다.