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2018.02.07 18:05

FPGA FM Tuner 기술 설명

조회 수 517 추천 수 0 댓글 5
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FPGA FM Tuner 는 이제까지 발표된 라디오(튜너)와는 완전히 다른 방식 입니다. 

기존 라디오(튜너)는  슈퍼헤테로다인으로 아시겠지만,  본튜너는 ZeroIF 방식 입니다.

ZeroIF 방식은 예전의  기술로는 상용화가 곤란한 수준이었습니다. 부품 기술이 발달하고 알고리즘 기술이 발달함에 따라 ZeroIF 가 이제 슈퍼헤테로다인의 기술 수준을 넘을 수 있게 되었습니다. 이제는 교과서의 내용도 수정할 때가 된것일까요?  


아큐페이스 T1100 은 FPGA FM Tuner 와 유사한 방식이라고 알고 있습니다만, 슈퍼헤테로다인 기술과 DSP Processor 을 사용해서 구현되어 있습니다. FPGA FM Tuner 는 ZeroIF 의 RF 와 FPGA 라는 반도체로 CPU 없이 순수하게 VHDL 로 설계 되었습니다.  아큐페이스 T1100 에 적용된 AD 변환기의 성능보다 훨씬 뛰어난 이동통신 기지국등에 사용되는  AD 변환기를 적용하였습니다. 


RF 와 오디오용 부품은 최고 수준의 부품만을 사용하고 있습니다.  니치콘 최고 Grade 의 콘덴서 2개로 대부분의 노이즈를 잡기 때문에 눈으로 보는것은 허탈할 수도 있습니다.  몇몇 부분은 1% 이내 부품도 적용되고 있습니다.  


FPGA FM Tuner 의 명칭은 제가 PaPa 를 붙이자고 제안했으며, Mr. Hayashi 선생도 흔쾌히 허락하였습니다. 

왜 PaPa 일까요?  "아빠의 청춘" 이라는 노래를 아시나요 ?  


저에게 라디오(튜너)는 특별한 인연이 있습니다. 어렸을 때, 아빠의 장난감은 전축이었으며, 판소리, 이미자, 남진의 LP 판을 듣으며 어린 시절을 보냈습니다.  제가 초등학교 2학년때 아빠는 특별한 선물을 했주었습니다. 고장난 일제 트랜지스터 라디오 였습니다.  특별한 장난감이 없던 시절에 저에게 가지고 놀아보라고 사주신것인데, 초등학교 2학년이 고칠 수 없다는 것은 모든분이 다 아실 것 입니다.  


Mr. Hayashi 선생의 경우는 더 특별한것 같습니다. 아마도 선생의 아버님은 일본에서 진공관 TV 키트를 직접 개발 판매하신 분이라고 알고 있습니다. 그러다 보니 마란츠 10B, 캔우드 L-02T 등의 튜너에 아주 익숙하신것 같고, FPGA FM Tuner 에 대해서는 지금을 부터 약 20년전에 구상했다고 합니다.  


오늘 소개해 드리는 내용은 70%는 Mr. Hayashi 선생이 작성하신것을 번역해보았고, 30%는 제가 직접 작성해 보았습니다. 

저로서는 RF 의 초보자 이기 때문에 여러 실험들이 매끄럽지 못하고 번번히 좌절할 수 밖에 없었습니다. 


여러 우여곡절을 거쳐 PaPa FPGA FM Evaluation(EVM) Kit 를 마침내 개발을 어느정도 마감할 수 있게 되었습니다. 

아직 제품으로서 모양새를 가지려면 1년정도는 더 투자를 해야 될것으로 보이기 때문에, 일본의 발표상태와 동일한 EVM Kit 를 우선 발표하는 것으로 결정하였습니다.  우선적으로 표준(Standard) 부터 발표하고 차후에 전문가용 (Professional) 제품을 발표할 계획 입니다.


표준은 제3나이퀴스트 밴드를 사용하고 전문가용은 제2나이퀴스트 밴드를 사용합니다. 기본 부품의 배치는 모두 동일합니다. 


소비자용으로 판매등을 해본 경험이 전혀 없기 때문에 혹시나 조언해 주시면 감사하겠습니다.  

주문후 배송까지 1달 내에 제공하는 형태로 고려하고 있습니다.  


제가 약 1년 6개월 동안 사용해본 소감은 "야생마" 입니다. 안테나의 방향과 튜너의 멀티패스캔셀러를 잘 매칭을 하는것이 중요합니다. 일단, 매칭? 이 되기만 하면 웬만한 Analog 튜너는 쳐다보지 않게 될 것 입니다.  


본 튜너는 아직 자동선국기능등이 지원되지 않기 때문에  다이얼을 통해 0.1MHz 단위로 선국하는 방식을 채용하고 있습니다.  


제가 게을러서 기술 소개 자료를 완전히 다 만들지 못하고 일부만 만들어 먼저 소개 해 드립니다. 감사합니다. 


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감사합니다. 

관심 있으신 분들은 yimidi@naver.com 에 연락처, 전화번호, 선호 주파수8개 (예, 89.1M, 89.7M, 91.9M, 93.1M, 93.9M, 99.1M, 101.9M, 107.7M)

이렇게 알려 주시면 됩니다. 



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본 PaPa FPGA FM Tuner로  KBS Classic FM 방송을 듣는데, 뭔가 아주 약하게 "삐"하는 고주파음이 들렸습니다. 

튜너의 문제가 아닌가 겁이 덜컥 들었습니다. 카라디오에서도 아주 약하게 동일하게 들리는 것 같아죠 

2018년 2월 6일까지는 문제가 없었는데, 2018년 2월7일부터 문제가 있는것 같았고, Noise Floor 는 정상에 비해 약 20dB 정도로 노이즈가
증가됨을 확인할 수 있어서 곧바로  KBS 에 연락을 했습니다. 

문제 진단에서 해결까지 이틀이 걸린 것 같습니다.  (일반 튜너에서는 확인하기가 쉽지 않을 것 입니다)

KBS 로 부터 다음과 같은 답변을 받았습니다.  2018년 2월 9일 저녁부터 정상화 됨을 확인 하였습니다. 

kbs 출발FM과함께

이대희님, 방송국에서 송신기까지 오디오를 전달하는 링크에서 잡음이 혼입됨을 라디오 기술&송출팀에서 확인하고 오늘부터 깨끗한 링크로 절체했다고 합니다.애청해 주시고 의견 주셔서 감사합니다.^^

  • 2018-02-09 15:48 

KBS_Error.JPG











 

  • ?
    강원기 2018.02.10 21:10
    아날로그 FM방송의 중단도 언급되고 있는 상황에서 새로운 개념의 튜너를 개발 발표한다는 사실 자체가
    대단한 열정이라고 생각됩니다.
    "구극의 FM 튜너"의 등장을 기대해 봅니다.
  • ?
    yimidi 2018.02.10 21:53
    응원 감사합니다. FM 기술이 중요한 것을 최근에야 알게 되었습니다. MRI 의료장비, 레이더, SAR 레이더영상 , 위성통신 등의 골격이 바로 FM 기술이라는 것... 선생님 말씀대로 "궁극의 FM튜너"를 꼭 만들어 내겠습니다. 감사합니다.
  • ?
    레인보우 2018.02.12 12:46
    훌륭한 튜너를 공동개발해 주신 이대희님께 감사를 드립니다.
    맛있는 튜너에 처음 소개글을 올리실 때부터 관심있게 지켜보다가
    최근 개발완료되었다는 소식을 듣고 연락하여 구매신청을 하였습니다.
    생업이 따로 있으신데도 공부를 해가면서까지 한국실정에 맞는 제품개발을 해내신
    열정에 감사드립니다.~~^^
  • ?
    안승 2018.03.05 09:21
    관심 있습니다.
    계속 더 많은 정보 부탁드립니다.
    이제 아날로그 튜너는 끝인가요...송신은 디지탈 전환을 많은 사람이 반대했는데
    수신은 오히려 디지탈로 가는군요.
    재미있는 현상이군요...
  • ?
    yimidi 2018.03.05 16:10
    관심 감사합니다.
    휴대폰 과 기지국 부품 산업의 비약적인 발전에 의해 성능좋은 RF 부품의 개발로 인해 이제야 말로 진정한 FM Analog 방송을 즐길 수 있는 시대라 생각 됩니다.
    FM 라디오에서 들려오는 칼칼한 소리에 행복한 감동을 받을 수있는 그런 수신기를 만들어 가고 있습니다. ^^
    다분히 기존 튜너에서는 주파수가 틀어지거나 갑자기 모노로 바뀌거나 노이즈가 들어가거나, 반사파 때문에 왜율이 높아져 쇳소리로 왜곡되거나 이런 문제들을 해결하기가 쉽지 않았습니다만, 일단, 최대한의 Analog 의 모든 대역폭을 디지탈로 온전하게 변환기로 가져올 수 있게 되어 "귀호강"을 누릴 수 있게 된것이라 생각 됩니다. 차후에 정리해서 PaPa 의 혁신적인 기술들을 소개해 드리겠습니다. ^^감사합니다.

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