19년 3회차

리플 함유율(ripple factor)을 줄이려면 평활 소자의 용량과 인덕턴스를 크게 하거나, 입력 주파수를 높여야 한다. '출력측 평활형 콘덴서의 정전용량을 작게 한다'는 리플을 증가시키므로 틀렸다.

• 평활형 초크 코일의 인덕턴스를 크게 한다: 리플이 감소한다.
• 입력측 평활형 콘덴서의 정전용량을 크게 한다: 출력 안정화로 리플이 감소한다.
• 교류입력전원의 주파수를 높게 한다: 주파수가 높을수록 리플 주파수 성분이 고주파가 되어 필터링이 용이해져 리플이 감소한다.

정류기의 평활회로는 정류된 맥동 전압을 직류로 변환하기 위해 에너지 저장 소자와 감쇠 소자를 사용한다. 콘덴서는 충방전으로 전압 맥동을 억제하고, 초크 코일은 인덕턴스로 전류 변화를 완화하며, 저항은 회로에 감쇠를 주어 평활 효과를 높인다. 반면 다이오드는 정류 소자로서 교류를 직류로 변환하는 역할만 하므로 평활회로 자체에는 포함되지 않는다.

LM317 출력전압은 $V_o = V_{reg}\left(1+\dfrac{R_2}{R_1}\right) + I_{ADJ} \cdot R_2$로 결정되며, 이 식에는 R₁, R₂, V_reg, I_ADJ가 파라미터로 포함된다. C₂는 리플 제거를 위한 바이패스 커패시터로 출력전압의 직류 크기 결정식에는 나타나지 않으므로 전압 조절과 무관하다.

차동증폭기의 출력전압은 차동전압 성분과 동상전압 성분의 합으로 표현된다.

차동전압 $v_d = v_1 - v_2 = 7 - 5 = 2 \text{ mV}$, 동상전압 $v_c = \frac{v_1 + v_2}{2} = \frac{7 + 5}{2} = 6 \text{ mV}$이다.
출력전압은 $v_o = A_d \cdot v_d + A_c \cdot v_c = 150 \times 2 + 0.5 \times 6 = 300 + 3 = 303 \text{ mV}$인데, 문제에서 주어진 정답 306 mV와 일치하지 않는다.

동작점에서 V CE 전압은 6.35[V]이다.

베이스 전류는
$I_B = \dfrac{V_{CC}-V_{BE}}{R_B} = \dfrac{12-0.7}{100\text{k}} = 0.113\text{mA}$이며, 컬렉터 전류는
$I_C = \beta I_B = 100 \times 0.113\text{mA} = 11.3\text{mA}$이다.

이때
$V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C = 12 - (11.3\text{mA} \times 500\Omega) = 12 - 5.65 = 6.35\text{V}$로 계산된다.

NPN 트랜지스터가 활성영역에서 동작하려면 베이스-에미터(B-E) 접합은 순방향 바이어스를 받아야 하고, 베이스-컬렉터(B-C) 접합은 역방향 바이어스를 받아야 한다. 베이스에 양의 전압을 공급하면 B-E는 순방향이 되어 베이스 전류가 흘러 대부분의 캐리어가 컬렉터로 흐르며, B-C는 역방향이 되어 컬렉터-에미터 간 큰 전압을 유지할 수 있다. 이 상태에서 컬렉터 전류는 베이스 전류에 비례하는 증폭 작용이 나타난다.

백색잡음(white noise)은 모든 주파수 대역에서 동일한 전력 스펙트럼 밀도를 가지므로 저주파에서 고주파까지 일정한 스펙트럼을 나타낸다. 트랜지스터 잡음은 특정 주파수에 의존하는 1/f 잡음 특성을 보이고, 자연잡음은 번개·우주 전파 등 특정 주파수 대역에서 변동적이며, 지터잡음은 시간 영역의 신호 변동으로 주파수와 무관한 특성이므로 조건에 맞지 않는다.

이 회로는 하틀리 발진기로, 귀환회로가 인덕터 L1, L2로 구성된 탭 인덕터와 커패시터 C로 이루어져 있다. 하틀리 발진기의 궤환율(β)은 $L_1/L_2$(또는 상호인덕턴스 포함 시 $(L_1+M)/(L_2+M)$)로 결정되며, 발진 유지 조건은 루프이득이 1 이상이어야 하므로 $A_v \geq L_2/L_1$의 관계가 성립한다. 이는 L1과 L2의 비율로 최소 전압이득이 결정되는 형태이며, 이를 만족하는 보기는 3번이다.

발진기(oscillator)가 지속적인 출력을 내기 위해서는 증폭기의 출력을 입력으로 되돌려 신호를 강화해야 한다. 이는 정궤환(양의 피드백, positive feedback) 원리로, 출력 신호의 일부를 입력에 더해지는 방식으로 자체 발진을 유지한다. 부궤환은 잡음을 줄이고 안정성을 높이는 역할이지만 신호를 감소시켜 발진에는 부적합하고, 홀 효과는 반도체의 자기저항 현상, 펠티에 효과는 온도 제어 현상으로 발진 원리와 무관하다.

이 다이오드 구성은 발진기의 초기 시동 조건을 만족시키기 위한 것이다. 초기에는 이득 > 1로 발진을 개시시키고 이후 이득을 1로 수렴시키는 역할을 한다.

회로에서 R1, R3와 병렬로 연결된 두 다이오드(D1, D2)는 진폭이 작을 때는 도통하지 않아 이득을 크게 유지시켜 발진이 쉽게 시작되도록 하고, 출력 진폭이 커지면 다이오드가 도통되어 궤환 저항값을 낮춰 이득을 감소시킴으로써 발진이 지속·안정되게 한다. 출력전압 자체의 크기를 능동적으로 제어하는 목적이 아니라 시동을 돕는 비선형 소자로 동작하는 것이다.

위쪽 그림은 디지털 정보 신호(0과 1이 반복되는 구형파)이고, 아래쪽은 이 신호에 따라 반송파의 위상이 반전(180도 전환)되는 파형이다. 진폭과 주파수는 일정하게 유지되면서 신호가 바뀌는 순간마다 파형의 위상만 뒤집히는 것이 특징이므로 이는 PSK(위상편이변조) 파형에 해당한다.

PCM(Pulse Code Modulation) 통신의 송신 과정은 표본화 → 압축 → 양자화 → 부호화 순서로 진행된다. 먼저 아날로그 신호를 일정한 간격으로 표본화하고, 신호의 동적 범위를 압축한 후(μ-law 또는 A-law 압축), 압축된 신호를 양자화 레벨로 양자화하며, 마지막으로 양자화된 값을 디지털 부호(보통 8비트)로 부호화한다. 정답은 4번이다.

'최대주파수편이와 신호주파수와의 비'는 FM 변조에서 사용되는 개념으로, AM 변조도와는 무관하다. AM에는 주파수편이 자체가 없으며, 변조도는 주파수와 무관하게 진폭 비율로만 결정된다.

AM 변조도는 신호파 진폭과 반송파 진폭의 비로 정의되며, 변조도 m = A_m/A_c (신호파 최대값/반송파 최대값)이다.

• 신호파의 최대값을 반송파의 최대값으로 나눈 값: 이 정의 그 자체로 정확하다.
• 반송파의 크기와 신호파의 크기에 따라 정해진다: 변조도가 두 진폭값의 비에 따라 결정되므로 참이다.
• 진폭변화의 정도를 나타낸다: 변조도가 AM파의 진폭변화 정도를 나타내는 척도이므로 참이다.

보기 중 910[kHz]는 피변조파에 포함되지 않는 주파수이다. 진폭변조(AM)에서 반송파 주파수 $f_c = 900\text{ kHz}$와 신호주파수 $f_m = 5\text{ kHz}$가 주어졌을 때, 피변조파에 나타나는 주파수 성분은 반송파와 상하측파이다.

상하측파 주파수는 $f_c \pm f_m$으로 계산되므로,
$900 - 5 = 895\text{ kHz}$(하측파), $900\text{ kHz}$(반송파), $900 + 5 = 905\text{ kHz}$(상측파)의 세 개 주파수만 포함된다.

쌍안정 멀티바이브레이터(Bistable Multivibrator)는 두 개의 안정 상태를 갖고 외부 신호에 의해 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 특성이 플립플롭과 정확히 일치한다. 플립플롭은 두 개의 안정된 상태(0 또는 1)를 가지며, 입력 신호에 따라 두 상태 사이를 전환하는 이진 메모리 소자다.

• LC 발진기: 연속적인 발진을 생성하는 회로이다.
• 수정 발진기: 연속적인 발진을 생성하는 회로이다.
• 단안정 멀티바이브레이터: 한 번의 펄스를 받으면 일정 시간 후 원래 상태로 돌아가는 특성으로 단 하나의 안정 상태만 갖기 때문에 플립플롭과 다르다.

다이오드가 순방향으로 도통하는 반파 정류 회로이며, R_s와 R_L이 직렬로 입력전압을 분배한다. 다이오드 전압강하를 무시하면 출력전압은 V_OUT = V_in × R_L/(R_s+R_L)로 계산된다. 대입하면 $6 \times \frac{400}{200+400} = 6 \times \frac{2}{3} = 4$[V]가 되어 최대 진폭은 4[V]이다.

진리표에서 Y=0이 되는 경우는 C=0,B=1,A=1과 C=1,B=1,A=1인 두 경우뿐이며, 두 경우 모두 B=1, A=1 조건에서만 발생하고 C값에는 무관하다. 즉 Y=0은 $B\cdot A = 1$일 때이므로 $Y = \overline{A \cdot B}$로 간략화된다. 이는 A, B를 입력으로 하는 NAND 게이트 하나로 구현되는 회로이므로, 이에 해당하는 1번 회로가 정답이다.

입력 A, B가 병렬로 베이스에 연결된 트랜지스터 스위칭 회로로, A 또는 B 중 하나라도 High이면 트랜지스터가 도통되어 컬렉터(Y)는 Low가 된다. 즉 Y = $\overline{A+B}$의 동작을 하므로 NOR 게이트에 해당하며, 이는 보기 1번의 논리기호와 일치한다.

입력이 8개(2³=8)의 10진수 선 중 하나가 활성화되면 이를 2진 코드(2², 2¹, 2⁰)로 압축하여 출력하는 회로이므로 인코더(부호기)이다. 반대로 디코더는 2진 코드 입력을 받아 여러 개의 출력선 중 하나를 활성화하는 회로이므로 이 그림과는 입출력 관계가 반대이다.

링 카운터(Ring Counter)는 시프트 레지스터의 마지막 출력을 첫 번째 입력에 피드백하는 구조로, 클럭마다 '1'이 순환하며 상태가 이동한다. 보기 1, 2, 4는 모두 링 카운터의 정의에 맞다. 보기 3이 틀린 이유는 링 카운터는 각 플립플롭의 출력이 자체로 디코딩된 상태이기 때문에 별도의 디코딩 게이트가 필요 없으며, 출력을 직접 읽어 상태를 판별할 수 있다는 점이다. 예를 들어 4단 링 카운터에서 Q₀=1, Q₁=0, Q₂=0, Q₃=0이면 상태 0을 바로 알 수 있어, 조합논리 디코더 없이 상태 인식이 가능하다.

GPS 인공위성의 초당 속력은 시간당 이동거리를 초 단위로 변환하여 구한다. 시간당 14,000[km]를 3,600초(1시간)로 나누면 $\frac{14,000}{3,600} = \frac{140}{36} = \frac{35}{9} \approx 3.89$[km/s]이며, 이는 약 3.9[km/s]이다.

양자화 단계는 $\Delta = \dfrac{8}{16} = 0.5\,[\text{V}]$이고,
양자화 잡음전력은 $N = \dfrac{\Delta^2}{12} = \dfrac{0.25}{12} \approx 0.0208$이다.
진폭 4[V]인 정현파의 신호전력은 $S = \dfrac{4^2}{2} = 8$이다.
따라서 $\dfrac{S}{N} = 10\log\dfrac{8}{0.0208} = 10\log 384 \approx$ 25.8[dB]이다.

이는 $6.02n + 1.76$ 식에 n=4를 넣은 값과 같다.

벡터 합성법(암스트롱 방식)은 수정발진기의 반송파를 위상변조해 등가 FM파를 얻는 간접 FM 방식이다. 그래서 주파수 안정도가 높고 AFC 회로가 필요 없다. 리액턴스관으로 발진주파수를 직접 바꿔 주파수 안정도가 나쁜 것은 직접 FM 방식의 특징이다.

AM 수신기의 중간주파수(IF)를 낮게 선정하면 대역폭이 좁아져 근접한 주파수의 신호들을 더 잘 구분할 수 있다. 근접주파수 선택도는 인접한 채널 간 간섭을 억제하는 능력을 나타내므로 IF가 낮을수록 향상된다. 반면 IF를 낮추면 영상주파수(이미지 주파수) 제거가 어려워져 영상주파수 선택도는 오히려 악화되고, 충실도는 증폭도 감소로 악화되며, 인입현상도 개선되지 않는다.

FM 검파기의 S 커브는 입력 주파수 편차에 따른 출력 전압의 특성을 나타내며, 직선 구간에서만 선형 복조가 가능하다. S 커브가 직선이 아니라 곡선 형태이면 입력 신호의 주파수 편차에 대한 출력이 비선형이 되어 같은 크기의 주파수 변화에도 출력 전압 변화가 일정하지 않으므로 복조감도(감도)가 나빠진다. 동조 상태나 잡음 감소는 S 커브의 직선성과 무관하며, 출력 감소는 곡선 특성의 결과이지 직선성 문제의 핵심이 아니다.

FM 통신방식이 AM 방식보다 신호대 잡음비(SNR)가 우수한 근본 이유는 리미터(limiter) 회로를 사용하기 때문이다. FM 수신기의 리미터는 입력 신호의 진폭을 일정하게 제한하여 잡음 성분 중 진폭 변화로 표현되는 부분을 제거하고, FM 신호의 정보인 주파수 변화만 추출한다.

반면 AM은 진폭 변조 방식이므로 신호 정보가 진폭에 포함되어 있어 잡음을 제거할 수 없다.

• 클라리파이어: 음성 선명도 개선 회로일 뿐 SNR 개선의 직접 원인이 아니다.
• AGC 회로: 진폭 변동을 보정할 뿐 근본적인 잡음 제거 메커니즘이 아니다.
• 깊은 변조: 오히려 대역폭을 증가시켜 잡음을 증가시킨다.

비검파기는 검파 출력 회로에 대용량 콘덴서를 두어 입력 진폭의 급변을 흡수한다. 이 때문에 검파기 자체가 진폭제한 작용을 가진다. 따라서 별도의 리미터 없이 진폭성 잡음을 제거할 수 있어 방송용 FM 수신기에 주로 사용된다.

인지 무선(CR)은 동적 스펙트럼 액세스 기술로서, 1번의 지역·시간별 미사용 주파수 자동 검색, 2번의 통신 환경에 대한 자동 적응, 4번의 주파수 간 로밍 능력이 모두 핵심 특징이다. 그러나 3번의 "고정국을 위해 적용되는 기술"은 틀렸다. CR은 이동국(모바일)을 주요 대상으로 설계된 기술로, 사용자가 이동하면서 주파수 대역을 유연하게 전환하여 대역폭 효율을 높이려는 목적이기 때문이다.

펨토셀(Femtocell)은 기지국, 유선인터넷망, Gateway, O&M Server로 구성되어 Core 네트워크와 연계함으로써 LTE 전화와 무선데이터 통신을 제공하는 소형 기지국 기술이다. WIFI는 독립적인 무선랜 기술로 Core 네트워크 연계 구조가 아니고, WiMax는 광대역 무선접속 기술이지만 언급된 구성요소 구조와 맞지 않으며, GPS는 위치정보 서비스로 통신망 구성 자체가 다르다.

하더 핸드오프(Harder Hand-off)는 표준 이동 통신 시스템에서 정의된 핸드오프 종류가 아닌 용어다. 핸드오프는 이동 통신에서 사용자가 셀 간 이동 시 통화를 연속적으로 유지하는 기술이며, 실제 존재하는 종류는 아래 세 가지다.

• 하드 핸드오프(Hard Hand-off): 기존 채널을 끊은 후 새 채널로 연결하는 방식이다.
• 소프트 핸드오프(Soft Hand-off): 새 채널 연결 후 기존 채널을 끊는 방식(CDMA에서 주로 사용)이다.
• 소프터 핸드오프(Softer Hand-off): 같은 기지국 내 채널 간 전환이다.

문제는 국내 최초의 민간 통신-방송 상용위성으로서 한국을 세계 23번째 위성 보유국에 올려놓은 위성을 묻고 있다. 무궁화 위성은 1995년 8월 발사된 국내 최초의 정지궤도 통신-방송 위성으로, 한국을 독립적인 위성통신 능력을 갖춘 위성 보유국으로 진입시킨 역사적 의의를 지닌다. 아리랑 위성은 지구관측 목적의 저궤도 위성이고, 우리별 위성은 대학 주도의 소형 위성이며, 한누리위성은 이후 발사된 정지궤도 위성이다.

4세대(4G) 이동통신 LTE의 핵심 변조 방식은 OFDM(직교 주파수 분할 다중화)이다. FDMA, SDMA, TDMA는 각각 1~3세대 이동통신에서 사용된 다중 접근 방식으로, FDMA는 1세대 아날로그 방식, TDMA는 2세대 GSM, SDMA는 일부 시스템에서 채택되었으나 4G의 주요 변조 기술이 아니다. OFDM은 다수의 부반송파를 이용해 높은 스펙트럼 효율과 신뢰성을 제공하며 4G LTE의 표준 기술로 채택되었다.

위성 궤도 선택이 결정하는 요소는 관측시간·지연시간·전송손실·커버리지 범위 등 통신 성능과 관련된 기술적 특성이다. 1번 관측시간은 궤도 주기와 고도에 따라 결정되고, 3번 지연시간과 전송손실은 궤도 고도에 직결되며, 4번 지표면 확보 범위(footprint)는 궤도 기하학에 의해 결정된다. 반면 2번 위성 통신의 크기는 궤도 선택의 결과가 아니라 위성 제작 단계의 설계 사양으로 결정되는 것으로, 궤도 선택 자체와는 독립적인 요소다.

중계기에서 공급되는 DC 12V를 감시단말기가 필요로 하는 DC 3.5V로 변환해야 하므로 컨버터(converter)가 필요하다. 컨버터는 직류를 다른 전압의 직류로 변환하는 장치이고, 인버터는 직류를 교류로 변환하며, 정류기는 교류를 직류로 변환하고, 계전기는 전기신호를 제어하는 장치로서 이 경우에는 적합하지 않다.

전력변환기(Power Converter)의 종류는 입출력 형태에 따라 명칭이 정해진다. AC-DC 컨버터는 제어정류기로, 교류를 직류로 변환하며 반도체 소자의 턴온·턴오프 각도를 제어하여 출력 직류 전압을 조절한다.

DC-DC 컨버터는 스위칭레귤레이터로, 직류를 다른 크기의 직류로 변환하며 스위칭 소자의 듀티비 제어로 출력 전압을 조정한다. AC-AC 컨버터는 교류전압제어기로, 교류를 다른 주파수 또는 크기의 교류로 변환한다.

'변조의 직선성 측정'은 변조파형의 진폭-변조 입력 간 선형 특성을 측정하는 것으로, 이는 시간 영역 파형 분석이 필요하므로 오실로스코프나 변조 분석기를 사용해야 하며 스펙트럼 분석기의 용도가 아니다.

스펙트럼 분석기는 주파수 영역에서 신호의 전력, 스펙트럼 성분, 대역폭 등을 측정하는 장비다.

• 펄스폭 및 반복률 측정: 펄스 신호의 시간 영역 특성이지만 스펙트럼 분석기에 펄스 분석 기능이 있어 측정 가능하다.
• 안테나 패턴 측정: 주파수별 방사 특성을 분석하는 용도로 활용된다.
• RF 간섭시험: 특정 대역에서의 간섭 신호 검출에 사용된다.

맥동률(ripple factor)은 교류분의 실효값과 직류분(평균값)의 비율로 정의되므로, $r = \frac{V_{ac}}{V_{dc}} \times 100\%$이다. 주어진 조건에서 직류분 $V_{dc} = 3,000\text{[V]}$, 맥동률 $r = 1.5\%$이므로, $1.5 = \frac{V_{ac}}{3,000} \times 100$을 정리하면 $V_{ac} = \frac{1.5 \times 3,000}{100} = 45\text{[V]}$이다.

PLL은 위상비교기, 저역통과필터, 전압제어발진기(VCO)로 구성되며, VCO의 출력 $f_o$가 피드백되어 입력 $f_i$와 위상비교기에서 비교된다. 즉 그림의 (A)는 출력 주파수를 입력 주파수에 동기시키기 위해 피드백 경로에 위치한 전압제어발진기이다.

AM 신호의 주파수 스펙트럼에 나타나는 성분은 997 kHz, 1,000 kHz, 1,003 kHz다. AM 신호의 주파수 스펙트럼은 반송파와 상측파 및 하측파로 구성된다.

반송파 주파수를 $f_c = 1000 \text{ kHz}$, 신호파 주파수를 $f_m = 3 \text{ kHz}$라 하면, AM 신호에 나타나는 주파수 성분은 반송파 $f_c$, 상측파 $f_c + f_m$, 하측파 $f_c - f_m$의 세 가지다.
계산하면 하측파 = $1000 - 3 = 997 \text{ kHz}$, 반송파 = $1000 \text{ kHz}$, 상측파 = $1000 + 3 = 1003 \text{ kHz}$이다.

전파는 횡파이므로 1번이 틀렸다. 전자파는 전기장과 자기장이 진행 방향에 수직인 방향으로 진동하며 전파되는 횡파이다. 2번은 정전계에서는 자기장 변화가 없으므로 에너지 이동이 없다는 것이 맞다. 3번 유도전자계는 송신 안테나 근처에서 주로 나타나며 거리의 제곱에 반비례(1/r²)하여 감쇠한다. 4번 복사전자계는 송신 안테나에서 멀리 떨어진 원거리장에서 나타나며 거리에 반비례(1/r)하여 감쇠한다.

파장은 $\lambda=\dfrac{c}{f\sqrt{\varepsilon_r\mu_r}}=\dfrac{3\times10^8}{3\times10^9\times\sqrt{25}}=$0.02[m]이다. 파동 임피던스는 $\eta=120\pi\sqrt{\dfrac{\mu_r}{\varepsilon_r}}=120\pi\sqrt{\dfrac{5}{5}}\approx$377[Ω]이다. 비유전율과 비투자율이 같으므로 임피던스는 자유공간과 같다.

변위전류는 전속밀도의 시간적 변화에 의해 발생하며, 그 크기는 $i_d = \frac{d\Phi_D}{dt} = \epsilon_0 \frac{dE}{dt}$로 표현된다. 따라서 일정 전속밀도에서 시간적 변화가 적을수록(dE/dt가 작을수록) 변위전류의 크기는 작아지고, 반대로 시간적 변화가 클수록 변위전류가 커진다. 1번은 "시간적 변화가 적을수록 커진다"고 하여 역의 관계를 기술하므로 오답이다.
2번은 변위전류가 전속밀도의 시간적 변화에 따라 발생하는 것이 정확한 표현이며, 분극 전하밀도의 변화는 결과적 표현이므로 부정확하다. 3번은 변위전류가 시간적 변화를 나타내는 것이지 공간적 변화가 아니므로 오답이다. 4번은 변위전류의 정의에 맞지 않는다.
정답은 2번이 옳은 설명이다.

전압정재파비(VSWR)와 반사계수의 관계식은 $\text{VSWR} = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}$이다.

주어진 VSWR = 4를 대입하면 $4 = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}$이고,
양변에 $(1 - |\Gamma|)$를 곱하면 $4(1 - |\Gamma|) = 1 + |\Gamma|$가 되어 $4 - 4|\Gamma| = 1 + |\Gamma|$이다.
정리하면 $3 = 5|\Gamma|$이므로 $|\Gamma| = \frac{3}{5} =$이다.

초고주파 대역의 수동소자 중 아이솔레이터와 서큘레이터의 특성을 구분하는 것이 핵심이다. 아이솔레이터는 한쪽 방향으로만 신호를 전달하고 반대방향은 차단하는 비가역 특성을 가지며, 서큘레이터는 신호를 정해진 순환 방향으로만 전달하는 비가역 특성을 갖는다. 따라서 4번의 "반대방향으로도 전달하는 가역 특성"은 잘못된 설명이다. 반면 1번 방향성 결합기, 2번 전력분배기, 3번 감쇠기의 설명은 모두 정확하다.

특성 임피던스는 높을수록 좋은 것이 아니라 임피던스 매칭이 중요한데, 부하와의 임피던스 정합을 위해 특정 값(일반적으로 50Ω 또는 75Ω)으로 설계되어야 하며, 무조건 높다고 유리하지 않다.

급전선(전송선)의 일반적인 조건은 다음과 같다.

• 전송 효율: 전송 손실을 최소화하려면 전송 효율이 높아야 한다.
• 절연 내력: 송신용은 고전압을 다루므로 절연 내력이 커야 한다.
• 유도 방해: 전자기 유도 간섭을 피하기 위해 유도 방해를 받거나 주지 않아야 한다.

임피던스 정합 회로의 목적을 분석하면, 정재파비(VSWR)를 최소화하는 것이 올바른 목표이다. 보기 1, 2, 3은 모두 임피던스 정합의 실제 목적이다: 임피던스 부정합 시 발생하는 왜율(distortion)이나 이중상(ghost image) 방지, 최대 전력 전송(최대전력정리), 전송선로와 안테나 단자에서의 반사파 최소화이다. 반면 보기 4의 정재파비를 최대화는 정반대의 개념으로, 정재파비가 커질수록 반사가 커지고 임피던스 부정합이 심해지므로 임피던스 정합 회로의 사용 목적과 모순된다.

접지안테나의 방사효율은 η = R_r/(R_r + R_g)로 정의되며, 여기서 R_r은 방사저항, R_g는 접지저항이다. 방사저항을 작게 하면 분자가 감소하여 방사효율이 악화되므로, 방사효율을 높이는 방법이 아니다.

방사효율을 높이려면 분자의 방사저항은 크게, 분모의 접지저항은 작게 해야 한다.

• 안테나의 실효고 증가: 방사저항을 증가시키므로 효율을 높인다.
• 공급전류 증가: 직접적으로 방사전력을 증가시켜 효율을 높인다.
• 접지저항 감소: 분모를 작게 해 효율식 값을 증가시킨다.

직렬 공진회로의 공진주파수는 $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$로 구한다.
주어진 값을 대입하면 $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{1.5 \times 0.4 \times 10^{-6}}} = \frac{1}{2\pi\sqrt{6 \times 10^{-7}}}$이다.
$\sqrt{6 \times 10^{-7}} \approx 7.746 \times 10^{-4}$이므로 $f_0 = \frac{1}{2\pi \times 7.746 \times 10^{-4}} = \frac{1}{4.865 \times 10^{-3}} \approx 205.5[Hz]$이다.

따라서 공진주파수는 약 205[Hz]이다.

반파장 소자를 종횡으로 일정하게 배열하고 동위상 전류를 공급하면 배열 방향으로 지향성을 형성하는 안테나는 빔 안테나(beam antenna)이다. 빔 안테나는 여러 개의 반파장 다이폴 안테나를 평면 또는 입체 격자 형태로 배열한 배열 안테나로, 각 소자에 동위상 전류를 인가하면 보강간섭에 의해 특정 방향으로 강한 지향성을 갖는다.

• V형 안테나: 두 개의 소자를 V자 형태로 배치한 구조이다.
• 롬빅 안테나: 4개의 소자를 마름모 형태로 배치한 폐곡선 안테나이다.
• 제펠린 안테나: 외부 급전선을 통해 공급받는 장거리 통신용 안테나이다.

이들은 모두 다중 소자의 평면 격자 배열과 동위상 급전이라는 조건과 부합하지 않는다.

콜리니어 어레이는 반파장 소자를 수직으로 일직선 배열하고 각 소자에 동위상·같은 크기의 전류로 급전하는 안테나이다. 따라서 90° 위상차로 급전한다는 설명은 틀렸다. 동위상 급전으로 수직면 내 지향성이 예리해져 소자수가 많을수록 이득이 커진다. VHF대 이동통신 기지국과 중계국에 널리 쓰인다.

안테나 길이를 유지하면서 고유주파수보다 높은 주파수로 공진점을 상향이동시키려면 직렬 콘덴서를 접속해야 한다. 안테나는 기본적으로 유도성(inductive) 특성을 가지고 있는데, 직렬 콘덴서는 안테나의 유도성을 상쇄(cancel)하여 같은 길이에서도 더 높은 주파수에 공진하도록 한다. 반면 직렬 코일(1번)은 유도성을 더하므로 공진주파수가 하향이동하고, 병렬 소자들(2, 4번)은 공진점 조정의 효율성이 떨어진다.

안테나 간 자유공간 전파 경로 손실을 고려한 프리스 전송 공식을 적용한다. 수신전력은 $P_r = P_t \cdot G_t \cdot G_r \cdot \left(\frac{\lambda}{4\pi d}\right)^2$로 계산되며, 여기서 $G_t, G_r$은 선형 이득이다.
송신 이득 20[dB] → $G_t = 10^{20/10} = 100$, 수신 이득 15[dB] → $G_r = 10^{15/10} \approx 31.62$이다.
거리 $d = 200\lambda$이므로 $\left(\frac{\lambda}{4\pi \cdot 200\lambda}\right)^2 = \left(\frac{1}{800\pi}\right)^2 \approx 1.58 \times 10^{-7}$이다.
따라서 $P_r = 10 \times 100 \times 31.62 \times 1.58 \times 10^{-7} \approx 0.005[W] = 5[mW]$이다.

전리층은 높이에 따라 D층(60~90km), E층(90~150km), F층(150km 이상)으로 구분되며, 전리전자밀도는 F층이 가장 크고 E층, D층 순으로 감소한다. F층은 가장 높은 고도에 위치하면서도 태양복사를 직접 받아 전자밀도가 매우 높고, E층은 중간 수준, D층은 가장 낮은 고도에 위치하여 태양복사 강도가 약해 전자밀도가 가장 작다. 따라서 전리전자밀도의 크기 순서는 F층＞E층＞D층이다.

수정 굴절률 M곡선에서 (dM/dh)<0은 높이에 따라 M값이 감소하는 구간을 의미하며, 이는 음의 굴절률 경도를 나타낸다. 표준형 M곡선은 높이 증가에 따라 M값이 단조증가하는 전형적인 대기 프로필로, (dM/dh)>0 구간만 존재하고 (dM/dh)<0인 부분이 존재하지 않는다. 반면 S형 곡선(접지 S형, 이지 S형)과 접지형은 특정 높이 구간에서 M값이 감소하는 역전층을 포함하므로 (dM/dh)<0 부분이 존재한다. 따라서 (dM/dh)<0이 존재하지 않는 것은 표준형이다.

전리층까지의 거리를 구하는 문제로, 음파(충격파)가 지표면에서 전리층까지 올라갔다가 다시 돌아오는 왕복 시간이 주어졌다. 음파의 속도를 340 m/s (대기 중 음속)로 하면, 왕복 거리는 $d_{왕복} = v \times t = 340 \times 4 \times 10^{-3} = 1.36 \text{ m}$이 되어 맞지 않는다.

문제에서 "충격파"라 한 것은 전자기파(레이더)를 의미하며, 빛의 속도 3×10⁸ m/s를 적용해야 한다.
왕복 거리는 $d_{왕복} = 3 \times 10^8 \times 4 \times 10^{-3} = 1.2 \times 10^6 \text{ m} = 1,200 \text{ km}$이고,
전리층까지의 높이는 편도 거리이므로 $h = \frac{1,200}{2} = 600 \text{ km}$이다.

전리층은 자유 전자와 이온이 풍부하여 전자기파와 상호작용하는 영역이다. 전리층에서 전파는 산란, 반사, 굴절이 일어나며, 이 중 반사와 굴절은 굴절률 변화로 인해 발생한다. 회절은 전파가 장애물의 가장자리를 돌아 전파되는 현상으로, 파장과 비슷하거나 그보다 작은 크기의 장애물에 의해 발생하는데, 전리층은 이러한 이산적 장애물이 아닌 연속적 매질이므로 회절이 아닌 산란과 굴절로 설명된다. 따라서 정답은 회절이다.

지상파와 공간파가 간섭을 일으키면 페이딩(fading)이 발생한다. 지상파는 지표면을 따라 전파되고, 공간파(또는 sky wave)는 전리층에서 반사되어 오는 전파인데, 두 경로의 전파가 수신점에서 만날 때 경로 길이 차이에 따른 위상 차이로 인해 건설적 간섭 또는 소멸적 간섭이 발생하여 수신 신호의 크기가 시간에 따라 변한다.

이를 페이딩 현상이라 하며, 주파수대역, 시간, 장소에 따라 신호 강도가 불규칙하게 변하는 특징을 보인다.

• 자기람: 태양 흑점 폭발로 인한 자기폭풍이다.
• 델린져현상: 태양 플레어로 인한 단파 통신 두절이다.
• 대척점 효과: 전리층 반사 지점의 기하학적 특성과 관련된 별개의 현상이다.

마이크로프로세서의 명령어 처리는 Fetch(인출)-Decode(해석)-Execute(실행)-Write(기록)의 4단계로 순차적으로 진행된다.

Fetch 단계에서 메모리에서 명령어를 가져오고, Decode 단계에서 그 명령어를 해석한 후, Execute 단계에서 실제 연산을 수행하며, 마지막 Write 단계에서 결과를 레지스터나 메모리에 저장한다.

병렬 처리는 이 4단계를 파이프라인화하여 동시에 여러 명령어를 서로 다른 단계에서 처리하는 방식이므로, 단계의 순서는 이 순서대로 유지되어야 한다.

문제에서 설명하는 "이것"은 명령어 실행에 필요한 핵심 모듈로서 슈퍼스칼라 명령어 파이프라인, ALU, 레지스터 집합 등을 포함하는 단위를 의미하며, 이는 CPU의 코어(Core)의 정의와 정확히 일치한다.

코어는 명령어를 독립적으로 처리할 수 있는 완전한 실행 단위이며, 최근 멀티코어 프로세서는 하나의 칩에 여러 개의 코어를 집적하는 형태로 출시되고 있다.

• 스칼라는 한 번에 하나의 명령어만 처리하는 구조를 뜻한다.
• 캐시와 파이프라인은 코어를 구성하는 하위 요소이지 코어 자체가 아니다.

FCFS는 도착 순서대로 처리하므로 P1(0초 대기) → P2(24초 대기) → P3(27초 대기) 순으로 진행된다. 평균 대기시간은 $(0+24+27)/3 = 51/3 = 17$초로 계산된다.

디스크 드라이브의 배열을 통해 액세스 속도 향상과 신뢰성(데이터 보호)을 동시에 달성하는 기술은 RAID(Redundant Array of Inexpensive Disk)이다.

RAID는 여러 개의 저가 디스크를 묶어 스트라이핑(striping)으로 성능을 높이고, 패리티(parity)나 미러링(mirroring)으로 장애 발생 시에도 데이터 손실을 방지한다.

• 자기 디스크 장치는 단일 드라이브를 의미한다.
• 자기 테이프는 순차 접근이므로 고속 액세스와 무관하다.
• 램 디스크는 주기억장치 기반으로 보조저장장치 배열과 다르다.

'가상기억장치의 목적은 속도를 개선하기 위한 방법이다'는 틀렸다. 가상기억의 목적은 용량 확장이지 속도 개선이 아니며, 실제로 디스크 접근으로 인한 페이지 폴트는 성능을 저하시킨다.

가상기억 체계는 주기억장치(RAM)와 보조기억장치(디스크)를 투명하게 통합하여 기억 용량을 논리적으로 확장하는 기법이며, 속도 개선이 주목적인 기법은 캐시 메모리다.

• '하드웨어에 의한 것이 아니라 소프트웨어에 의해 실현된다'는 올바른데, 가상기억은 소프트웨어(OS의 메모리 관리)와 하드웨어(MMU, TLB 등)의 협력으로 실현된다.
• '주기억장치와 보조 기억 장치가 계층 기억 체제를 이루고 있다'도 맞다.
• '컴퓨터의 기억 용량을 확장하기 위한 방법이다' 역시 정확하다—가상기억의 핵심 목적이 제한된 주기억의 용량을 소프트웨어적으로 확장하는 것이다.

Shift register에서 left shift 5번은 이진수를 왼쪽으로 5자리 이동시키는 것으로, 이는 2를 5번 곱하는 것과 같으므로 정답은 number × 32이다.

수식으로는
$\text{number} \times 2^5 = \text{number} \times 32$
이다.

예를 들어 number = 1(이진수 0001)을 5번 left shift하면 100000(이진수)이 되어 10진수 32가 되므로 1 × 32 = 32로 일치한다.

제시된 설명은 데이터 발생 또는 처리 요구 시 즉시 처리하여 결과를 산출하는 방식으로, 처리 시간 단축과 은행 온라인 업무처럼 신속한 응답이 요구되는 작업에 사용된다. 이는 실시간 처리 시스템(Real-Time System)의 특징이며, 단일 사용자 시스템은 한 명의 사용자만 자원을 독점하는 방식, 분산 처리 시스템은 여러 컴퓨터에 작업을 분산하는 방식, 시분할 시스템은 여러 사용자가 CPU 시간을 나누어 사용하는 방식으로 설명과 부합하지 않는다.

이 문항은 '방송통신기자재 등의 적합성평가에 관한 고시'의 용어 정의에서 오류를 찾는 문제로, 파생모델의 정의에서 핵심 오류는 "전기적인 회로·구성·성능만 다르고"라는 표현입니다.

실제 고시에서 파생모델은 기본모델과 전기적 회로·구성·성능이 동일하면서, 단지 부가적인 기능만 다른 제품을 의미합니다. 파생모델 보기는 이를 역으로 표현하여 기본모델과 파생모델의 구분 기준을 정반대로 정의했으므로 오답입니다.

사후관리, 기본모델, 제조자 정의는 고시 규정과 일치합니다.

무선국의 개설 방식은 허가와 신고로 나뉘며, 신고 대상은 제한적이다. 1번 실험국은 허가를 받아야 하고, 2번 선박국과 3번 항공국도 허가 대상이다. 4번 수신전용 무선국은 신고를 통해 개설할 수 있는 무선국으로, 타 무선국의 통신을 수신하기만 하므로 간소화된 절차인 신고만으로 충분하다는 원칙에 따른다.

송신설비의 안테나·급전선 등 고압전기가 통하는 장치는 사람이 쉽게 닿지 않도록 보행하거나 생활하는 평면에서 2.5[m] 이상 높이에 설치해야 한다.

국제항해용 레이다는 표시면 유효직경에 따라 대·중·소로 나눈다. 32[cm] 이상은 RAL, 25[cm] 이상 32[cm] 미만은 RAM, 18[cm] 이상 25[cm] 미만은 RAS이다. 따라서 18[cm] 이상 25[cm] 미만을 RAM이라고 한 것은 틀리다.