9급 국가직 무선공학개론 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

19년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 국가직 무선공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

19년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

마이크로웨이브(microwave) 통신의 특징으로 옳은 것은?

1전파가 전리층의 영향을 받아 감쇠와 왜곡이 심하다.

2사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능하다.

31[GHz]~10[GHz]의 주파수 영역에서는 전자기 잡음레벨이 상대적으로 매우 높다.

4동작주파수가 높아 고이득, 고지향성 안테나의 구현이 불가능하다.

정답 및 해설

마이크로웨이브 통신은 사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능하다는 점이 특징이다.

주파수가 높을수록 같은 비율의 대역이라도 절대 대역폭이 커지므로 많은 채널·고속 데이터를 실을 수 있다. 또한 파장이 짧아 작은 크기로도 고이득·고지향성 안테나를 만들 수 있다.

전리층의 영향으로 감쇠·왜곡이 심하다는 설명: 마이크로파는 전리층을 투과해 가시거리(LOS)로 전파되므로 전리층 반사·왜곡의 영향을 거의 받지 않는다.
1~10 GHz 영역에서 전자기 잡음레벨이 매우 높다는 설명: 이 영역은 우주 잡음과 대기 흡수가 모두 작아 잡음레벨이 상대적으로 낮은 이른바 전파의 창에 해당한다.
고이득·고지향성 안테나 구현이 불가능하다는 설명: 동작주파수가 높을수록 파장이 짧아 오히려 고이득·고지향성 안테나 구현이 쉽다.

문제 2

송신안테나의 출력전력이 10[W]이고 안테나이득이 20[dB]인 경우 실효등방성방사전력(EIRP)[W]는?

110

2100

31,000

410,000

정답 및 해설

EIRP는 송신전력에 안테나 이득(진수)을 곱한 값이므로 1,000 W이다.

이득 20 dB를 진수로 바꾸면 $G=10^{20/10}=100$ 이다.
$\mathrm{EIRP}=P_tG=10\,\mathrm{W}\times100=1000\,\mathrm{W}$

dB로 계산해도 $10\log_{10}10=10\,\mathrm{dBW}$ 에 20 dB를 더한 30 dBW, 즉 1,000 W로 같다.

문제 3

전파의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1전파는 횡파이며 평면파이다.

2균일 매질에서 전파하는 전파는 직진한다.

3주파수가 높을수록 회절작용이 심하다.

4서로 다른 매질의 경계면에서 굴절과 반사되는 성질이 있다.

정답 및 해설

주파수가 높을수록 파장이 짧아져 회절작용은 약해진다. 따라서 주파수가 높을수록 회절이 심하다는 설명이 옳지 않다.

회절은 장애물 크기에 비해 파장이 길수록 잘 일어나므로, 저주파(장파)는 산 너머까지 돌아 들어가지만 고주파일수록 직진성이 강해진다.

전파는 횡파이며 평면파라는 설명: 전계·자계가 진행 방향에 수직인 횡파(TEM파)이고, 원거리에서는 평면파로 취급한다.
균일 매질에서 직진한다는 설명: 매질 특성이 일정하면 굴절이 생기지 않아 직진한다.
매질 경계면에서 굴절·반사된다는 설명: 유전율·투자율이 다른 경계면에서 일부는 반사되고 일부는 굴절되어 투과한다.

문제 4

신호 s(t) = 10cos(4×10⁹πt)를 반파장 다이폴 안테나로 수신할 경우, 안테나의 길이[cm]는? (단, 전파의 속도는 3×10⁸[m/s]이다.)

27.5

310

412.5

정답 및 해설

반파장 다이폴의 길이는 $\lambda/2$ 이므로 7.5 cm이다.

신호 $10\cos(4\times10^{9}\pi t)$ 에서 $2\pi f=4\times10^{9}\pi$ 이므로 $f=2\times10^{9}\,\mathrm{Hz}$ 이다.

$\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^{8}}{2\times10^{9}}=0.15\,\mathrm{m}=15\,\mathrm{cm}$
$L=\dfrac{\lambda}{2}=7.5\,\mathrm{cm}$

각주파수 $\omega$ 를 그대로 주파수로 쓰거나 파장 전체(15 cm)를 길이로 잡는 실수에 주의한다.

문제 5

다음 그림은 반송파주파수 950[kHz]로 진폭변조된 신호를 중간주파수 455[kHz]로 변환하는 슈퍼헤테로다인(superheterodyne) 수신기이다. 하측 튜닝(low-side tuning)을 사용하는 국부발진기의 주파수[kHz]는?

140

2495

31405

41860

정답 및 해설

하측 튜닝에서는 국부발진기 주파수가 수신 반송파보다 중간주파수만큼 낮으므로 495 kHz이다.

그림에서 RF 신호와 국부발진기 출력이 혼합기에서 곱해지고, 그 차 주파수가 중간주파수 필터를 통과한다.
$f_{LO}=f_c-f_{IF}=950-455=495\,\mathrm{kHz}$

1405 kHz: $f_c+f_{IF}$ 로, 상측 튜닝(high-side)일 때의 국부발진기 주파수이다.
1860 kHz: 상측 튜닝일 때의 영상주파수 $f_c+2f_{IF}$ 이다.
40 kHz: 하측 튜닝일 때의 영상주파수 $f_{LO}-f_{IF}=495-455$ 이다.

문제 6

정지궤도 위성과 극궤도 위성에 대한 설명으로 옳은 것은?

1극궤도 위성의 공전주기는 지구의 자전주기와 같다.

2극궤도 위성은 적도 상공에 궤도를 유지하면서 지구 주위를 회전한다.

3정지궤도 위성은 남극과 북극을 통과하는 궤도를 따라 지구 주위를 공전한다.

4정지궤도 위성의 고도는 극궤도 위성의 고도에 비해 높다.

정답 및 해설

정지궤도 위성은 적도 상공의 매우 높은 궤도를 돌므로 정지궤도 위성의 고도가 극궤도 위성보다 높다.

정지궤도 위성은 공전주기가 지구 자전주기와 같아 지상에서 정지한 것처럼 보이고, 극궤도 위성은 그보다 훨씬 낮은 저궤도에서 남북극 상공을 통과하며 지구 전역을 관측한다.

극궤도 위성의 공전주기가 지구 자전주기와 같다는 설명: 자전주기와 같은 것은 정지궤도 위성이며, 저궤도인 극궤도 위성은 공전주기가 훨씬 짧다.
극궤도 위성이 적도 상공 궤도를 유지한다는 설명: 적도 상공 궤도는 정지궤도 위성의 특징이다.
정지궤도 위성이 남극과 북극을 통과한다는 설명: 양극을 통과하는 궤도는 극궤도 위성의 특징이다.

문제 7

PCM(Pulse Code Modulation) 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

1왜곡을 발생시키지 않는 최소 표본화 주파수를 나이키스트 주파수라고 한다.

2양자화 이후에 표본화를 진행한다.

3적은 비트 수로 입력신호의 넓은 범위를 양자화하기 위해서는 균일 양자화가 적합하다.

4양자화 비트 수가 증가할수록 양자화 잡음은 증가한다.

정답 및 해설

왜곡(에일리어싱) 없이 복원할 수 있는 최소 표본화 주파수, 즉 신호 최고주파수의 2배를 나이키스트 주파수(나이키스트율)라고 한다.

PCM은 표본화 → 양자화 → 부호화 순으로 진행된다.

양자화 이후에 표본화한다는 설명: 시간축을 먼저 이산화(표본화)한 뒤 진폭을 이산화(양자화)한다.
적은 비트로 넓은 범위를 양자화하려면 균일 양자화가 적합하다는 설명: 넓은 동적 범위에는 압신(companding)을 이용한 비균일 양자화가 적합하다.
양자화 비트 수가 늘수록 양자화 잡음이 증가한다는 설명: 비트 수가 늘면 양자화 간격이 줄어 양자화 잡음은 감소한다.

문제 8

지구국과 위성 사이의 거리가 22,500[km] 떨어져 있을 때, 지구국에서 전파를 발사하여 지구국으로 되돌아올 때까지 걸리는 시간[ms]은? (단, 위성에서의 지연시간은 무시하고, 전파의 속도는 3×10⁸[m/s]이다)

1100

2150

3200

4250

정답 및 해설

전파가 지구국과 위성 사이를 왕복하므로 걸리는 시간은 150 ms이다.

왕복 거리: $2\times22500\,\mathrm{km}=4.5\times10^{7}\,\mathrm{m}$
$t=\dfrac{4.5\times10^{7}}{3\times10^{8}}=0.15\,\mathrm{s}=150\,\mathrm{ms}$

편도만 계산하면 75 ms가 되므로 되돌아올 때까지라는 조건에 따라 거리를 2배로 해야 한다.

문제 9

다음 그림에서 입력전력(P_i_n)이 1[W]일 때, 전력이득(P_out/P_i_n)과 출력전력(P_out)[dBm]은? (단, log₁₀2 = 0.3 이다.)

10.05, -13

20.05, 17

30.1, -13

40.1, 17

정답 및 해설

종속 연결의 전체 이득은 dB 값의 합인 −13 dB이므로 전력이득은 0.05, 출력전력은 17 dBm이다.

전체 이득: $G=25+12-70+20=-13\,\mathrm{dB}$
진수: $10^{-1.3}=10^{-2}\times10^{0.7}=0.01\times5=0.05$ ( $10^{0.7}=10^{1-0.3}=\dfrac{10}{2}=5$ )

입력 1 W는 $10\log_{10}\dfrac{1\,\mathrm{W}}{1\,\mathrm{mW}}=30\,\mathrm{dBm}$ 이므로
$P_{out}=30-13=17\,\mathrm{dBm}$

전력이득 0.1은 −10 dB에 해당해 맞지 않고, −13 dBm은 입력을 0 dBm으로 잘못 환산했을 때의 값이다.

문제 10

진폭변조(AM)된 신호 A_c[1+am(t)]cos(2πf_ct)의 포락선검파가 왜곡 없이 가능한 경우는? (단, A_c는 반송파 진폭, f_c는 반송파 주파수, m(t)는 메시지 신호, f_m은 메시지 신호의 주파수이다)

1a= 0.1, m(t) = 12cos(2πf_mt)

2a= 0.2, m(t) = 8cos(2πf_mt)

3a= 0.3, m(t) = 4cos(2πf_mt)

4a= 0.4, m(t) = cos(2πf_mt)

정답 및 해설

포락선검파가 왜곡 없이 가능하려면 변조지수 $\mu=a\cdot\max|m(t)|\le1$ 이어야 하므로, a = 0.4, m(t) = cos(2π $f_{m}$ t)인 경우만 가능하다.

변조지수가 1을 넘으면 $1+am(t)$ 가 음수가 되는 구간이 생겨 포락선이 메시지 모양을 따르지 못하는 과변조 왜곡이 생긴다.

a = 0.1, m(t) = 12cos(2π $f_{m}$ t): $\mu=0.1\times12=1.2\gt1$ 로 과변조
a = 0.2, m(t) = 8cos(2π $f_{m}$ t): $\mu=0.2\times8=1.6\gt1$ 로 과변조
a = 0.3, m(t) = 4cos(2π $f_{m}$ t): $\mu=0.3\times4=1.2\gt1$ 로 과변조

문제 11

다음 중 비선형 변조방식은?

1SSB(Single Sideband)

2VSB(Vestigial Sideband)

3PM(Phase Modulation)

4AM(Amplitude Modulation)

정답 및 해설

비선형 변조방식은 PM(위상변조)이다.

PM·FM 같은 각변조는 메시지가 반송파의 위상(각) 안에 들어가 중첩의 원리가 성립하지 않으므로 비선형 변조이다.

SSB: 메시지에 비례하는 진폭변조 계열로 선형 변조이다.
VSB: 한 측파대 일부를 남긴 진폭변조 계열로 선형 변조이다.
AM: 반송파 진폭이 메시지에 비례해 변하는 선형 변조이다.

문제 12

주파수변조(FM)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1변조된 신호의 전력은 변조되기 전 반송파의 전력보다 크다.

2변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변화한다.

3변조지수가 작을수록 S/N비를 개선할 수 있다.

4프리엠퍼시스와 디엠퍼시스 기술을 이용하여 성능을 개선할 수 있다.

정답 및 해설

FM은 프리엠퍼시스와 디엠퍼시스를 이용해 고주파 성분의 S/N비를 높여 성능을 개선할 수 있다.

FM 복조 후 잡음 전력밀도는 주파수의 제곱에 비례해 고역에서 커지므로, 송신 측에서 고역을 미리 강조(프리엠퍼시스)하고 수신 측에서 되돌리면(디엠퍼시스) 고역 잡음이 억제된다.

변조된 신호의 전력이 변조 전 반송파 전력보다 크다는 설명: FM 신호는 진폭이 일정하므로 전력이 변조 전 반송파 전력과 같다.
변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변한다는 설명: FM은 주파수만 변하고 진폭(포락선)은 일정하다.
변조지수가 작을수록 S/N비를 개선할 수 있다는 설명: 변조지수가 클수록 대역폭을 더 쓰는 대신 S/N비 개선 효과가 커진다.

문제 13

이상적인 두 개의 등방성(isotropic) 안테나 사이의 거리를 d(m), 전파의 파장을 λ₀ (m)라고 할 때, 자유공간경로손실은?

정답 및 해설

등방성 안테나 사이의 자유공간경로손실은 $\left(\dfrac{4\pi d}{\lambda_0}\right)^2$ 이다.

Friis 식에서 이득 1인 두 등방성 안테나의 수신전력은 $P_r=P_t\left(\dfrac{\lambda_0}{4\pi d}\right)^2$ 이므로, 손실 $L=\dfrac{P_t}{P_r}=\left(\dfrac{4\pi d}{\lambda_0}\right)^2$ 이다. 이는 구면 확산( $4\pi d^2$ )과 등방성 안테나의 유효면적( $\lambda_0^2/4\pi$ )에서 나온다.

$\left(\dfrac{2\pi d}{\lambda_0}\right)^2$ : 분자의 계수가 4π가 아니라 2π로 잘못되었다.
$\dfrac{4\pi d}{\lambda_0}$ : 경로손실은 전력비이므로 제곱이 빠지면 안 된다.
$\dfrac{2\pi d}{\lambda_0}$ : 계수와 제곱이 모두 틀렸다.

문제 14

마이크로웨이브 전송시스템에서 송신출력이 30[dBm], 송수신 안테나이득이 각각 20[dB], 자유공간경로손실이 130[dB], 수신기의 최소수신감도가 －75[dBm]일 때, 링크마진(link margin)[dB]는? (단, 잡음은 무시한다)

210

315

420

정답 및 해설

수신전력과 최소수신감도의 차이인 링크마진은 15 dB이다.

수신전력: $P_r=30+20+20-130=-60\,\mathrm{dBm}$

링크마진: $M=P_r-P_{min}=-60-(-75)=15\,\mathrm{dB}$
송수신 안테나 이득 두 개를 모두 더해야 한다는 점에 주의한다.

문제 15

다음 그림과 같이 A단과 B단이 연결되어 있을 경우, 전송선 ab지점에서 A단과 B단 사이에 최대 전력이 전달되는 조건은? (단, Z_a는 ab지점에서 바라본 A단의 출력임피던스, Z_b는 ab지점에서 바라본 B단의 입력임피던스, j = √-1 이다)

1Z_b = 50 + j50

2Z_b = 50 - j50

3Z_b = j50

4Z_b = -j50

정답 및 해설

최대 전력 전달은 부하 임피던스가 소스 임피던스의 켤레복소수일 때 이루어지므로 $\mathrm{Z}_{b}$ = 50 − j50이다.

그림에서 ab지점에서 A단 쪽을 본 임피던스가 $Z_a=50+j50$ 이므로
$Z_b=Z_a^{*}=50-j50$

저항 성분은 같게 맞추고 리액턴스는 크기가 같고 부호가 반대여서 서로 상쇄되어야 한다(공액 정합).

$\mathrm{Z}_{b}$ = 50 + j50: 리액턴스가 상쇄되지 않고 두 배가 되어 최대 전력 조건이 아니다.
$\mathrm{Z}_{b}$ = j50: 저항 성분이 0인 순수 리액턴스라 부하에서 소비되는 유효전력이 없다.
$\mathrm{Z}_{b}$ = −j50: 리액턴스는 상쇄되지만 저항 성분이 0이라 부하에서 유효전력을 소비하지 못한다.

문제 16

반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 변조방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

1변조된 신호의 진폭이 변하지 않는다.

2힐버트(Hilbert) 변환이 반드시 사용된다.

3메시지신호의 대역폭이 B[Hz]이면 변조된 신호의 대역폭은 2B[Hz]이다.

4왜곡 없이 비동기식 복조를 하려면 변조 지수는 1보다 커야 한다.

정답 및 해설

DSB-TC는 상·하 측파대를 모두 전송하므로 메시지 대역폭이 B[Hz]이면 변조된 신호의 대역폭은 2B[Hz]이다.

DSB-TC(일반 AM)는 반송파를 함께 보내 변조지수가 1 이하일 때 포락선검파(비동기식 복조)가 가능하다.

변조된 신호의 진폭이 변하지 않는다는 설명: 진폭변조이므로 진폭(포락선)이 메시지에 따라 변한다.
힐버트 변환이 반드시 사용된다는 설명: 힐버트 변환은 SSB의 위상천이 방식에서 쓰이며 DSB-TC에는 필요 없다.
비동기식 복조에 변조지수가 1보다 커야 한다는 설명: 1을 넘으면 과변조로 포락선이 왜곡되므로 1 이하여야 한다.

문제 17

직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 전송방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 높아 송신기의 전력효율이 낮아진다.

2인접심벌 간 간섭을 제거하기 위해 보호구간(guard interval)을 추가한다.

3전송할 직렬 스트림 형태의 입력데이터를 병렬데이터 스트림으로 나누어 각각에 부반송파를 할당한다.

4직교성이 유지되기 위해 각 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않아야 한다.

정답 및 해설

OFDM의 부반송파들은 스펙트럼이 서로 중첩되지만 직교성 덕분에 간섭 없이 분리된다. 따라서 직교성을 위해 스펙트럼이 중첩되지 않아야 한다는 설명이 옳지 않다.

부반송파 간격을 심벌 주기의 역수로 맞추면 한 부반송파의 스펙트럼 최대점에서 다른 부반송파들의 값이 0이 되어, 스펙트럼을 겹치고도 주파수 효율을 높일 수 있다.

PAPR이 높아 송신기 전력효율이 낮아진다는 설명: 많은 부반송파가 합쳐져 첨두전력이 커지므로 전력증폭기를 백오프해 써야 해 효율이 떨어진다.
보호구간을 추가해 인접심벌 간 간섭을 제거한다는 설명: 다중경로 지연보다 긴 보호구간(순환 전치)을 넣어 ISI를 제거한다.
직렬 입력을 병렬 스트림으로 나눠 부반송파를 할당한다는 설명: 직렬-병렬 변환 후 각 저속 스트림을 부반송파에 실어 보내는 것이 OFDM의 기본 구조이다.

문제 18

레이더의 성능에 대한 설명으로 옳은 것은?

1빔의 폭이 좁을수록 방위분해능이 좋아진다.

2최대 탐지거리를 2배로 하려면 송신전력을 4배로 해야 한다.

3유효반사면적이 작을수록 탐지거리가 증가한다.

4펄스폭이 넓을수록 거리분해능이 좋아진다.

정답 및 해설

레이더 빔의 폭이 좁을수록 인접한 두 목표를 각도로 구별하기 쉬워 방위분해능이 좋아진다.

레이더 방정식에서 최대 탐지거리는 $R_{max}\propto\sqrt[4]{P_t\sigma}$ 이고, 거리분해능은 $\Delta R=\dfrac{c\tau}{2}$ 이다.

최대 탐지거리를 2배로 하려면 송신전력을 4배로 한다는 설명: 거리가 송신전력의 4제곱근에 비례하므로 16배가 필요하다.
유효반사면적이 작을수록 탐지거리가 증가한다는 설명: 유효반사면적이 클수록 반사 신호가 커져 탐지거리가 증가한다.
펄스폭이 넓을수록 거리분해능이 좋아진다는 설명: 펄스폭이 좁을수록 구별 가능한 최소 거리가 작아져 거리분해능이 좋아진다.

문제 19

무선통신 시스템의 다이버시티(diversity) 기법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1CDMA 시스템의 경우 RAKE 수신기를 활용하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

2다수의 수신안테나들을 파장의 1/2 크기 미만으로 가깝게 위치시키면 공간다이버시티를 얻기 용이하다.

3동일 신호를 서로 다른 시점에서 송신하고, 이를 결합하여 시간다이버시티를 얻을 수 있다.

4동일 신호를 서로 다른 주파수 대역에서 송신하고, 이를 결합하여 주파수다이버시티를 얻을 수 있다.

정답 및 해설

공간다이버시티는 안테나들을 충분히 멀리 떨어뜨려 서로 독립적인 페이딩을 겪게 해야 얻을 수 있다. 따라서 반파장 미만으로 가깝게 두면 공간다이버시티를 얻기 쉽다는 설명이 옳지 않다.

안테나 간격이 가까울수록 두 수신 신호의 페이딩 상관도가 커져 동시에 약해질 가능성이 높아지므로 다이버시티 이득이 줄어든다.

RAKE 수신기로 다이버시티 이득을 얻는다는 설명: CDMA의 RAKE 수신기는 다중경로 성분을 각각 분리·결합하는 경로(다중경로) 다이버시티를 얻는다.
동일 신호를 다른 시점에 송신해 결합한다는 설명: 채널 상관시간보다 떨어진 시점에 반복 송신하는 시간다이버시티이다.
동일 신호를 다른 주파수 대역에서 송신해 결합한다는 설명: 상관대역폭보다 떨어진 주파수를 쓰는 주파수다이버시티이다.

문제 20

다중입출력안테나(MIMO) 통신시스템에 대한 설명으로 옳은 것은?

1여러 개의 안테나를 사용해 데이터를 여러 경로로 전송한다.

2공간 다중화 기법에서 복호 가능한 공간 스트림의 최대 개수는 송신기와 수신기 안테나 개수 중 큰 수이다.

3다이버시티 기법에서 페이딩의 영향을 증가시킨다.

4빔형성 기법에서 수신신호의 전력이 최소가 되도록 전송한다.

정답 및 해설

MIMO는 송수신 양쪽에 여러 개의 안테나를 두고 데이터를 여러 공간 경로로 전송하는 방식이다.

MIMO는 목적에 따라 공간 다중화(전송률 향상), 다이버시티(신뢰성 향상), 빔형성(수신 전력·SNR 향상)으로 활용된다.

복호 가능한 공간 스트림의 최대 개수가 송수신 안테나 수 중 큰 수라는 설명: 최대 스트림 수는 송신·수신 안테나 수 중 작은 수로 제한된다.
다이버시티 기법이 페이딩의 영향을 증가시킨다는 설명: 독립 경로를 결합해 페이딩의 영향을 줄인다.
빔형성에서 수신신호 전력이 최소가 되도록 전송한다는 설명: 원하는 방향으로 에너지를 모아 수신신호 전력이 최대가 되도록 한다.

9급 국가직 무선공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

19년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

마이크로웨이브(microwave) 통신의 특징으로 옳은 것은?

1전파가 전리층의 영향을 받아 감쇠와 왜곡이 심하다.

2사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능하다.

31[GHz]~10[GHz]의 주파수 영역에서는 전자기 잡음레벨이 상대적으로 매우 높다.

4동작주파수가 높아 고이득, 고지향성 안테나의 구현이 불가능하다.

정답 및 해설

마이크로웨이브 통신은 사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능하다는 점이 특징이다.

전리층의 영향으로 감쇠·왜곡이 심하다는 설명: 마이크로파는 전리층을 투과해 가시거리(LOS)로 전파되므로 전리층 반사·왜곡의 영향을 거의 받지 않는다.
1~10 GHz 영역에서 전자기 잡음레벨이 매우 높다는 설명: 이 영역은 우주 잡음과 대기 흡수가 모두 작아 잡음레벨이 상대적으로 낮은 이른바 전파의 창에 해당한다.
고이득·고지향성 안테나 구현이 불가능하다는 설명: 동작주파수가 높을수록 파장이 짧아 오히려 고이득·고지향성 안테나 구현이 쉽다.

문제 2

송신안테나의 출력전력이 10[W]이고 안테나이득이 20[dB]인 경우 실효등방성방사전력(EIRP)[W]는?

110

2100

31,000

410,000

정답 및 해설

EIRP는 송신전력에 안테나 이득(진수)을 곱한 값이므로 1,000 W이다.

이득 20 dB를 진수로 바꾸면 $G=10^{20/10}=100$ 이다.
$\mathrm{EIRP}=P_tG=10\,\mathrm{W}\times100=1000\,\mathrm{W}$

dB로 계산해도 $10\log_{10}10=10\,\mathrm{dBW}$ 에 20 dB를 더한 30 dBW, 즉 1,000 W로 같다.

문제 3

전파의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1전파는 횡파이며 평면파이다.

2균일 매질에서 전파하는 전파는 직진한다.

3주파수가 높을수록 회절작용이 심하다.

4서로 다른 매질의 경계면에서 굴절과 반사되는 성질이 있다.

정답 및 해설

주파수가 높을수록 파장이 짧아져 회절작용은 약해진다. 따라서 주파수가 높을수록 회절이 심하다는 설명이 옳지 않다.

회절은 장애물 크기에 비해 파장이 길수록 잘 일어나므로, 저주파(장파)는 산 너머까지 돌아 들어가지만 고주파일수록 직진성이 강해진다.

전파는 횡파이며 평면파라는 설명: 전계·자계가 진행 방향에 수직인 횡파(TEM파)이고, 원거리에서는 평면파로 취급한다.
균일 매질에서 직진한다는 설명: 매질 특성이 일정하면 굴절이 생기지 않아 직진한다.
매질 경계면에서 굴절·반사된다는 설명: 유전율·투자율이 다른 경계면에서 일부는 반사되고 일부는 굴절되어 투과한다.

문제 4

신호 s(t) = 10cos(4×10⁹πt)를 반파장 다이폴 안테나로 수신할 경우, 안테나의 길이[cm]는? (단, 전파의 속도는 3×10⁸[m/s]이다.)

27.5

310

412.5

정답 및 해설

반파장 다이폴의 길이는 $\lambda/2$ 이므로 7.5 cm이다.

신호 $10\cos(4\times10^{9}\pi t)$ 에서 $2\pi f=4\times10^{9}\pi$ 이므로 $f=2\times10^{9}\,\mathrm{Hz}$ 이다.

$\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^{8}}{2\times10^{9}}=0.15\,\mathrm{m}=15\,\mathrm{cm}$
$L=\dfrac{\lambda}{2}=7.5\,\mathrm{cm}$

각주파수 $\omega$ 를 그대로 주파수로 쓰거나 파장 전체(15 cm)를 길이로 잡는 실수에 주의한다.

문제 5

140

2495

31405

41860

정답 및 해설

하측 튜닝에서는 국부발진기 주파수가 수신 반송파보다 중간주파수만큼 낮으므로 495 kHz이다.

그림에서 RF 신호와 국부발진기 출력이 혼합기에서 곱해지고, 그 차 주파수가 중간주파수 필터를 통과한다.
$f_{LO}=f_c-f_{IF}=950-455=495\,\mathrm{kHz}$

1405 kHz: $f_c+f_{IF}$ 로, 상측 튜닝(high-side)일 때의 국부발진기 주파수이다.
1860 kHz: 상측 튜닝일 때의 영상주파수 $f_c+2f_{IF}$ 이다.
40 kHz: 하측 튜닝일 때의 영상주파수 $f_{LO}-f_{IF}=495-455$ 이다.

문제 6

정지궤도 위성과 극궤도 위성에 대한 설명으로 옳은 것은?

1극궤도 위성의 공전주기는 지구의 자전주기와 같다.

2극궤도 위성은 적도 상공에 궤도를 유지하면서 지구 주위를 회전한다.

3정지궤도 위성은 남극과 북극을 통과하는 궤도를 따라 지구 주위를 공전한다.

4정지궤도 위성의 고도는 극궤도 위성의 고도에 비해 높다.

정답 및 해설

정지궤도 위성은 적도 상공의 매우 높은 궤도를 돌므로 정지궤도 위성의 고도가 극궤도 위성보다 높다.

극궤도 위성의 공전주기가 지구 자전주기와 같다는 설명: 자전주기와 같은 것은 정지궤도 위성이며, 저궤도인 극궤도 위성은 공전주기가 훨씬 짧다.
극궤도 위성이 적도 상공 궤도를 유지한다는 설명: 적도 상공 궤도는 정지궤도 위성의 특징이다.
정지궤도 위성이 남극과 북극을 통과한다는 설명: 양극을 통과하는 궤도는 극궤도 위성의 특징이다.

문제 7

PCM(Pulse Code Modulation) 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

1왜곡을 발생시키지 않는 최소 표본화 주파수를 나이키스트 주파수라고 한다.

2양자화 이후에 표본화를 진행한다.

3적은 비트 수로 입력신호의 넓은 범위를 양자화하기 위해서는 균일 양자화가 적합하다.

4양자화 비트 수가 증가할수록 양자화 잡음은 증가한다.

정답 및 해설

왜곡(에일리어싱) 없이 복원할 수 있는 최소 표본화 주파수, 즉 신호 최고주파수의 2배를 나이키스트 주파수(나이키스트율)라고 한다.

PCM은 표본화 → 양자화 → 부호화 순으로 진행된다.

양자화 이후에 표본화한다는 설명: 시간축을 먼저 이산화(표본화)한 뒤 진폭을 이산화(양자화)한다.
적은 비트로 넓은 범위를 양자화하려면 균일 양자화가 적합하다는 설명: 넓은 동적 범위에는 압신(companding)을 이용한 비균일 양자화가 적합하다.
양자화 비트 수가 늘수록 양자화 잡음이 증가한다는 설명: 비트 수가 늘면 양자화 간격이 줄어 양자화 잡음은 감소한다.

문제 8

1100

2150

3200

4250

정답 및 해설

전파가 지구국과 위성 사이를 왕복하므로 걸리는 시간은 150 ms이다.

왕복 거리: $2\times22500\,\mathrm{km}=4.5\times10^{7}\,\mathrm{m}$
$t=\dfrac{4.5\times10^{7}}{3\times10^{8}}=0.15\,\mathrm{s}=150\,\mathrm{ms}$

편도만 계산하면 75 ms가 되므로 되돌아올 때까지라는 조건에 따라 거리를 2배로 해야 한다.

문제 9

다음 그림에서 입력전력(P_i_n)이 1[W]일 때, 전력이득(P_out/P_i_n)과 출력전력(P_out)[dBm]은? (단, log₁₀2 = 0.3 이다.)

10.05, -13

20.05, 17

30.1, -13

40.1, 17

정답 및 해설

종속 연결의 전체 이득은 dB 값의 합인 −13 dB이므로 전력이득은 0.05, 출력전력은 17 dBm이다.

전체 이득: $G=25+12-70+20=-13\,\mathrm{dB}$
진수: $10^{-1.3}=10^{-2}\times10^{0.7}=0.01\times5=0.05$ ( $10^{0.7}=10^{1-0.3}=\dfrac{10}{2}=5$ )

입력 1 W는 $10\log_{10}\dfrac{1\,\mathrm{W}}{1\,\mathrm{mW}}=30\,\mathrm{dBm}$ 이므로
$P_{out}=30-13=17\,\mathrm{dBm}$

전력이득 0.1은 −10 dB에 해당해 맞지 않고, −13 dBm은 입력을 0 dBm으로 잘못 환산했을 때의 값이다.

문제 10

1a= 0.1, m(t) = 12cos(2πf_mt)

2a= 0.2, m(t) = 8cos(2πf_mt)

3a= 0.3, m(t) = 4cos(2πf_mt)

4a= 0.4, m(t) = cos(2πf_mt)

정답 및 해설

포락선검파가 왜곡 없이 가능하려면 변조지수 $\mu=a\cdot\max|m(t)|\le1$ 이어야 하므로, a = 0.4, m(t) = cos(2π $f_{m}$ t)인 경우만 가능하다.

변조지수가 1을 넘으면 $1+am(t)$ 가 음수가 되는 구간이 생겨 포락선이 메시지 모양을 따르지 못하는 과변조 왜곡이 생긴다.

a = 0.1, m(t) = 12cos(2π $f_{m}$ t): $\mu=0.1\times12=1.2\gt1$ 로 과변조
a = 0.2, m(t) = 8cos(2π $f_{m}$ t): $\mu=0.2\times8=1.6\gt1$ 로 과변조
a = 0.3, m(t) = 4cos(2π $f_{m}$ t): $\mu=0.3\times4=1.2\gt1$ 로 과변조

문제 11

다음 중 비선형 변조방식은?

1SSB(Single Sideband)

2VSB(Vestigial Sideband)

3PM(Phase Modulation)

4AM(Amplitude Modulation)

정답 및 해설

비선형 변조방식은 PM(위상변조)이다.

PM·FM 같은 각변조는 메시지가 반송파의 위상(각) 안에 들어가 중첩의 원리가 성립하지 않으므로 비선형 변조이다.

SSB: 메시지에 비례하는 진폭변조 계열로 선형 변조이다.
VSB: 한 측파대 일부를 남긴 진폭변조 계열로 선형 변조이다.
AM: 반송파 진폭이 메시지에 비례해 변하는 선형 변조이다.

문제 12

주파수변조(FM)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1변조된 신호의 전력은 변조되기 전 반송파의 전력보다 크다.

2변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변화한다.

3변조지수가 작을수록 S/N비를 개선할 수 있다.

4프리엠퍼시스와 디엠퍼시스 기술을 이용하여 성능을 개선할 수 있다.

정답 및 해설

FM은 프리엠퍼시스와 디엠퍼시스를 이용해 고주파 성분의 S/N비를 높여 성능을 개선할 수 있다.

변조된 신호의 전력이 변조 전 반송파 전력보다 크다는 설명: FM 신호는 진폭이 일정하므로 전력이 변조 전 반송파 전력과 같다.
변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변한다는 설명: FM은 주파수만 변하고 진폭(포락선)은 일정하다.
변조지수가 작을수록 S/N비를 개선할 수 있다는 설명: 변조지수가 클수록 대역폭을 더 쓰는 대신 S/N비 개선 효과가 커진다.

문제 13

이상적인 두 개의 등방성(isotropic) 안테나 사이의 거리를 d(m), 전파의 파장을 λ₀ (m)라고 할 때, 자유공간경로손실은?

정답 및 해설

등방성 안테나 사이의 자유공간경로손실은 $\left(\dfrac{4\pi d}{\lambda_0}\right)^2$ 이다.

$\left(\dfrac{2\pi d}{\lambda_0}\right)^2$ : 분자의 계수가 4π가 아니라 2π로 잘못되었다.
$\dfrac{4\pi d}{\lambda_0}$ : 경로손실은 전력비이므로 제곱이 빠지면 안 된다.
$\dfrac{2\pi d}{\lambda_0}$ : 계수와 제곱이 모두 틀렸다.

문제 14

210

315

420

정답 및 해설

수신전력과 최소수신감도의 차이인 링크마진은 15 dB이다.

수신전력: $P_r=30+20+20-130=-60\,\mathrm{dBm}$

링크마진: $M=P_r-P_{min}=-60-(-75)=15\,\mathrm{dB}$
송수신 안테나 이득 두 개를 모두 더해야 한다는 점에 주의한다.

문제 15

1Z_b = 50 + j50

2Z_b = 50 - j50

3Z_b = j50

4Z_b = -j50

정답 및 해설

최대 전력 전달은 부하 임피던스가 소스 임피던스의 켤레복소수일 때 이루어지므로 $\mathrm{Z}_{b}$ = 50 − j50이다.

그림에서 ab지점에서 A단 쪽을 본 임피던스가 $Z_a=50+j50$ 이므로
$Z_b=Z_a^{*}=50-j50$

저항 성분은 같게 맞추고 리액턴스는 크기가 같고 부호가 반대여서 서로 상쇄되어야 한다(공액 정합).

$\mathrm{Z}_{b}$ = 50 + j50: 리액턴스가 상쇄되지 않고 두 배가 되어 최대 전력 조건이 아니다.
$\mathrm{Z}_{b}$ = j50: 저항 성분이 0인 순수 리액턴스라 부하에서 소비되는 유효전력이 없다.
$\mathrm{Z}_{b}$ = −j50: 리액턴스는 상쇄되지만 저항 성분이 0이라 부하에서 유효전력을 소비하지 못한다.

문제 16

반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 변조방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

1변조된 신호의 진폭이 변하지 않는다.

2힐버트(Hilbert) 변환이 반드시 사용된다.

3메시지신호의 대역폭이 B[Hz]이면 변조된 신호의 대역폭은 2B[Hz]이다.

4왜곡 없이 비동기식 복조를 하려면 변조 지수는 1보다 커야 한다.

정답 및 해설

DSB-TC는 상·하 측파대를 모두 전송하므로 메시지 대역폭이 B[Hz]이면 변조된 신호의 대역폭은 2B[Hz]이다.

DSB-TC(일반 AM)는 반송파를 함께 보내 변조지수가 1 이하일 때 포락선검파(비동기식 복조)가 가능하다.

변조된 신호의 진폭이 변하지 않는다는 설명: 진폭변조이므로 진폭(포락선)이 메시지에 따라 변한다.
힐버트 변환이 반드시 사용된다는 설명: 힐버트 변환은 SSB의 위상천이 방식에서 쓰이며 DSB-TC에는 필요 없다.
비동기식 복조에 변조지수가 1보다 커야 한다는 설명: 1을 넘으면 과변조로 포락선이 왜곡되므로 1 이하여야 한다.

문제 17

직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 전송방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 높아 송신기의 전력효율이 낮아진다.

2인접심벌 간 간섭을 제거하기 위해 보호구간(guard interval)을 추가한다.

3전송할 직렬 스트림 형태의 입력데이터를 병렬데이터 스트림으로 나누어 각각에 부반송파를 할당한다.

4직교성이 유지되기 위해 각 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않아야 한다.

정답 및 해설

PAPR이 높아 송신기 전력효율이 낮아진다는 설명: 많은 부반송파가 합쳐져 첨두전력이 커지므로 전력증폭기를 백오프해 써야 해 효율이 떨어진다.
보호구간을 추가해 인접심벌 간 간섭을 제거한다는 설명: 다중경로 지연보다 긴 보호구간(순환 전치)을 넣어 ISI를 제거한다.
직렬 입력을 병렬 스트림으로 나눠 부반송파를 할당한다는 설명: 직렬-병렬 변환 후 각 저속 스트림을 부반송파에 실어 보내는 것이 OFDM의 기본 구조이다.

문제 18

레이더의 성능에 대한 설명으로 옳은 것은?

1빔의 폭이 좁을수록 방위분해능이 좋아진다.

2최대 탐지거리를 2배로 하려면 송신전력을 4배로 해야 한다.

3유효반사면적이 작을수록 탐지거리가 증가한다.

4펄스폭이 넓을수록 거리분해능이 좋아진다.

정답 및 해설

레이더 빔의 폭이 좁을수록 인접한 두 목표를 각도로 구별하기 쉬워 방위분해능이 좋아진다.

레이더 방정식에서 최대 탐지거리는 $R_{max}\propto\sqrt[4]{P_t\sigma}$ 이고, 거리분해능은 $\Delta R=\dfrac{c\tau}{2}$ 이다.

최대 탐지거리를 2배로 하려면 송신전력을 4배로 한다는 설명: 거리가 송신전력의 4제곱근에 비례하므로 16배가 필요하다.
유효반사면적이 작을수록 탐지거리가 증가한다는 설명: 유효반사면적이 클수록 반사 신호가 커져 탐지거리가 증가한다.
펄스폭이 넓을수록 거리분해능이 좋아진다는 설명: 펄스폭이 좁을수록 구별 가능한 최소 거리가 작아져 거리분해능이 좋아진다.

문제 19

무선통신 시스템의 다이버시티(diversity) 기법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1CDMA 시스템의 경우 RAKE 수신기를 활용하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

2다수의 수신안테나들을 파장의 1/2 크기 미만으로 가깝게 위치시키면 공간다이버시티를 얻기 용이하다.

3동일 신호를 서로 다른 시점에서 송신하고, 이를 결합하여 시간다이버시티를 얻을 수 있다.

4동일 신호를 서로 다른 주파수 대역에서 송신하고, 이를 결합하여 주파수다이버시티를 얻을 수 있다.

정답 및 해설

안테나 간격이 가까울수록 두 수신 신호의 페이딩 상관도가 커져 동시에 약해질 가능성이 높아지므로 다이버시티 이득이 줄어든다.

RAKE 수신기로 다이버시티 이득을 얻는다는 설명: CDMA의 RAKE 수신기는 다중경로 성분을 각각 분리·결합하는 경로(다중경로) 다이버시티를 얻는다.
동일 신호를 다른 시점에 송신해 결합한다는 설명: 채널 상관시간보다 떨어진 시점에 반복 송신하는 시간다이버시티이다.
동일 신호를 다른 주파수 대역에서 송신해 결합한다는 설명: 상관대역폭보다 떨어진 주파수를 쓰는 주파수다이버시티이다.

문제 20

다중입출력안테나(MIMO) 통신시스템에 대한 설명으로 옳은 것은?

1여러 개의 안테나를 사용해 데이터를 여러 경로로 전송한다.

2공간 다중화 기법에서 복호 가능한 공간 스트림의 최대 개수는 송신기와 수신기 안테나 개수 중 큰 수이다.

3다이버시티 기법에서 페이딩의 영향을 증가시킨다.

4빔형성 기법에서 수신신호의 전력이 최소가 되도록 전송한다.

정답 및 해설

MIMO는 송수신 양쪽에 여러 개의 안테나를 두고 데이터를 여러 공간 경로로 전송하는 방식이다.

MIMO는 목적에 따라 공간 다중화(전송률 향상), 다이버시티(신뢰성 향상), 빔형성(수신 전력·SNR 향상)으로 활용된다.

복호 가능한 공간 스트림의 최대 개수가 송수신 안테나 수 중 큰 수라는 설명: 최대 스트림 수는 송신·수신 안테나 수 중 작은 수로 제한된다.
다이버시티 기법이 페이딩의 영향을 증가시킨다는 설명: 독립 경로를 결합해 페이딩의 영향을 줄인다.
빔형성에서 수신신호 전력이 최소가 되도록 전송한다는 설명: 원하는 방향으로 에너지를 모아 수신신호 전력이 최대가 되도록 한다.