[9급 국가직 무선공학개론] 07년 1회차
9급 국가직 무선공학개론 기출문제

07년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
9급 국가직 무선공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

07년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
하나의 정보를 여러 개의 반송파로 분할하고, 분할된 반송파 사이의 주파수 간격을 최소화하기 위해 직교 다중화해서 전송하는 통신방식으로, 와이브로 및 디지털 멀티미디어 방송 등에 사용되는 기술은?
1OOK
2FHSS
3DSSS
4OFDM
정답 및 해설

설명에 해당하는 기술은 OFDM(직교 주파수 분할 다중화)이다.

OFDM은 고속 데이터를 여러 개의 저속 부반송파로 나눠 싣고, 부반송파들이 서로 직교하도록 배치해 스펙트럼이 겹쳐도 간섭 없이 분리한다. 그래서 부반송파 간격을 최소화할 수 있고 와이브로·DMB 등에 쓰인다.

  • OOK는 반송파를 켜고 끄는 단순한 진폭 편이 변조로 다중 반송파 방식이 아니다.
  • FHSS는 하나의 반송파 주파수를 시간에 따라 도약시키는 확산 대역 방식이다.
  • DSSS는 확산 부호를 곱해 대역을 넓히는 직접 확산 방식이다.
문제 2
100MHz의 반송파를 사용하여 10kHz의 대역폭을 갖는 신호를 DSB-LC(Double Sideband-Large Carrier)변조하여 전송하고자 한다. 다음 중 옳지 않은 것은?
1이 방식으로 변조된 신호는 주파수 변조된 신호보다 무선 채널에서 겪게 되는 페이딩(fading) 현상의 영향을 많이 받게 된다.
2비동기 검파방식의 수신기를 사용해서 메시지 신호를 복조할 수 있다.
3전송 전력의 일부분은 반송파를 전송하는 데 사용된다.
4이 방식으로 변조된 신호를 전송하는 데 필요한 대역폭은 10kHz이다.
정답 및 해설

옳지 않은 것은 필요 대역폭이 10 kHz라는 설명이다.

DSB-LC(일반 AM)는 반송파 위아래로 상측파대와 하측파대가 모두 생기므로 대역폭이 메시지 대역폭의 2배다.
B=2fm=2×10 kHz=20 kHzB=2f_m=2\times10\,\mathrm{kHz}=20\,\mathrm{kHz}

  • AM은 정보가 진폭에 실려 있어 진폭 변동을 일으키는 페이딩에 FM보다 취약하다는 설명은 옳다.
  • 반송파가 함께 전송되므로 포락선 검파 같은 비동기 검파가 가능하다는 설명은 옳다.
  • 전송 전력의 일부가 정보가 없는 반송파에 쓰인다는 설명도 옳다.
문제 3
다음 중 안테나에서 임피던스 정합이 이루어지지 않은 경우 발생되는 현상과 관계가 없는 것은 무엇인가?
1FM 방송에서 왜곡(distortion)의 감소
2급전선의 손실 증가
3최대 전력 전송의 저하
4TV 방송에서 이중상(ghost) 현상의 발생
정답 및 해설

임피던스 부정합과 관계가 없는 것은 FM 방송에서 왜곡의 감소이다.

정합이 깨지면 반사파가 생겨 정재파가 발생하고, 전력 전달이 나빠지며 반사 신호로 인한 왜곡이 오히려 늘어난다.

  • 정재파로 선로 전류·전압이 커지는 구간이 생겨 급전선 손실이 증가한다.
  • 반사로 부하에 전달되는 전력이 줄어 최대 전력 전송이 저하된다.
  • 반사파가 지연된 신호로 다시 들어오면 TV 화면에 이중상(고스트)이 생긴다.
문제 4
전파의 속도가 300,000km/s라고 가정하면, 파장이 10cm인 전파의 주파수는?
130MHz
2300MHz
33GHz
430GHz
정답 및 해설

주파수는 3 GHz이다.

파장과 주파수의 관계는 f=cλf=\dfrac{c}{\lambda}이다.

f=3×108 m/s0.1 m=3×109 Hz=3 GHzf=\dfrac{3\times10^8\,\mathrm{m/s}}{0.1\,\mathrm{m}}=3\times10^9\,\mathrm{Hz}=3\,\mathrm{GHz}

문제 5
무선통신에서 신호와 시스템 해석 시 중요한 개념인 '스펙트럼(spectrum)'은 다음 중 어디에 기초를 두고 해석하는가?
1진폭
2주파수
3전송매체
4데이터 전송율
정답 및 해설

스펙트럼은 주파수에 기초한 해석이다.

스펙트럼은 신호를 푸리에 변환해 각 주파수 성분의 크기와 위상이 어떻게 분포하는지 나타낸 것으로, 시간 영역 파형을 주파수 영역에서 보는 방법이다.

  • 진폭은 각 주파수 성분이 갖는 값일 뿐 해석의 기준 축이 아니다.
  • 전송매체나 데이터 전송률은 신호의 성질이 아니라 시스템 조건이다.
문제 6
각변조된 신호 s(t) = 20cos(800πt+10πcos7t)가 있다. 여기서 신호 s(t)는 전압이고 단위는 V이다. 또한 t의 단위는 초이다. 이 신호 s(t)의 순시 주파수(instantaneous frequency)를 바르게 표시한 것은? (단위: Hz)
1400 + 35cos7t
2400 - 35sin7t
3400t + 5cos7t
4800πt + 10cos7t
정답 및 해설

순시 주파수는 400−35sin⁡7t Hz400-35\sin7t\,\mathrm{Hz}이다.

각변조 신호의 순시 위상을 θ(t)\theta(t)라 하면 순시 주파수는 fi=12πdθdtf_i=\dfrac{1}{2\pi}\dfrac{d\theta}{dt}이다.

θ(t)=800πt+10πcos⁡7t\theta(t)=800\pi t+10\pi\cos7t
dθdt=800π−70πsin⁡7t\dfrac{d\theta}{dt}=800\pi-70\pi\sin7t
fi=800π−70πsin⁡7t2π=400−35sin⁡7tf_i=\dfrac{800\pi-70\pi\sin7t}{2\pi}=400-35\sin7t

위상 자체를 쓴 식이나 미분 부호를 놓친 식은 순시 주파수가 아니다.

문제 7
주파수가 50kHz인 정현파 신호를 100MHz의 반송파 주파수로써 주파수 변조(FM)하여 최대 주파수 편이가 500kHz가 되었다고 하자. 발생된 FM 신호의 근사적인 대역폭[kHz]은 얼마인가?
150
2100
3550
41,100
정답 및 해설

FM 신호의 대역폭은 약 1,100 kHz이다.

카슨 법칙 B≈2(Δf+fm)B\approx2(\Delta f+f_m)을 쓴다.

B=2(500+50) kHz=1100 kHzB=2(500+50)\,\mathrm{kHz}=1100\,\mathrm{kHz}

편이만 두 배 한 1,000 kHz나 편이와 신호 주파수의 합 550 kHz는 측파대 양쪽을 모두 반영하지 않은 값이다.

문제 8
송신 전력의 크기가 10W, 수신 전력의 크기가 1mW일 경우, 자유 공간 손실은 몇 dB인가? (단, 이상적인 전방향 안테나를 가정한다)
140
260
380
4100
정답 및 해설

자유 공간 손실은 40 dB이다.

전방향(이득 1) 안테나이므로 손실은 송신 전력과 수신 전력의 비다. 전력비이므로 10log⁡10\log를 쓴다.

L=10log⁡10 W10−3 W=10log⁡104=40 dBL=10\log\dfrac{10\,\mathrm{W}}{10^{-3}\,\mathrm{W}}=10\log10^4=40\,\mathrm{dB}

문제 9
마이크로파 통신방식의 특징이 아닌 것은?
1통신의 범위는 특수한 경우를 제외하고는 장애물이 없는 가시거리 내이다.
2안테나 이득이 커서 S/N비(Signal-to-Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
3초단파에 비해 파장이 길고, 파라볼라 안테나를 사용한다.
4지향성이 강하여 타회선의 영향을 적게 받는다.
정답 및 해설

특징이 아닌 것은 초단파에 비해 파장이 길다는 설명이다.

마이크로파는 초단파(VHF)보다 주파수가 높아 파장이 더 짧다. 파장이 짧기 때문에 파라볼라 같은 고이득 개구면 안테나를 작게 만들 수 있다.

  • 직진성이 강해 장애물 없는 가시거리 통신이 원칙이라는 설명은 옳다.
  • 안테나 이득이 커서 S/N비를 개선할 수 있다는 설명은 옳다.
  • 지향성이 강해 다른 회선의 간섭을 적게 받는다는 설명은 옳다.
문제 10
위상고정루프(PLL:Phase Locked Loop)를 이용하여 FM 신호의 위상신호를 복조하고자 한다. PLL의 구성요소와 설명으로 옳지 않은 것은?
1전압의 변화를 주파수 변화로 바꾸는 전압조정발진기(VCO)가 사용된다.
2주파수 변화를 진폭 변화로 변환하기 위하여 공진기(resonator)가 사용된다.
3루프여파기(Loop filter)는 저주파여파기로서 고주파 성분을 차단한다.
4입력 FM 신호와 피드백 신호와의 위상오차에 비례하는 전압을 발생시키는 위상검출기(phase detector)가 사용된다.
정답 및 해설

옳지 않은 것은 주파수 변화를 진폭 변화로 바꾸는 공진기를 쓴다는 설명이다.

PLL은 위상검출기·루프여파기·VCO로 이루어진 궤환 루프다. 공진기로 주파수를 진폭으로 바꾸는 것은 경사 검파·포스터-실리 같은 판별기 방식이다.

  • VCO는 제어 전압에 따라 출력 주파수를 바꾸는 소자로 옳다.
  • 루프여파기는 저역통과 특성으로 고주파 성분을 제거한다는 설명은 옳다.
  • 위상검출기가 입력과 궤환 신호의 위상오차에 비례하는 전압을 낸다는 설명은 옳다.
문제 11
광 통신에서 주로 사용하는 전자파는 무엇인가?
1적외선
2자외선
3방사선
4감마선
정답 및 해설

광통신에 주로 쓰는 전자파는 적외선이다.

광섬유는 근적외선 영역에서 손실이 가장 작아 이 파장대의 빛을 광원(레이저 다이오드·LED)으로 쓴다.

  • 자외선은 광섬유 내 흡수·산란 손실이 커서 통신용으로 부적합하다.
  • 방사선과 감마선은 전리 작용이 있는 고에너지 전자파로 통신 매체로 쓰지 않는다.
문제 12
이동 통신 시스템은 셀(cell)을 기본 서비스 단위로 하여 이동성을 제공하는 시스템이다. 현재 사용하는 이동전화에서의 매크로 셀(macro cell)의 반지름은 몇 km인가?
10.2이내
20.5~1
35~30
4100이상
정답 및 해설

매크로 셀의 반지름은 5~30 km 정도이다.

셀은 크기에 따라 매크로 셀 > 마이크로 셀 > 피코 셀로 나뉜다. 매크로 셀은 교외·농촌처럼 넓은 지역을 높은 기지국 안테나로 덮는 가장 큰 셀이다.

  • 0.2 km 이내는 건물 내부 등을 담당하는 피코 셀 규모다.
  • 0.5~1 km는 도심 밀집 지역의 마이크로 셀 규모다.
  • 100 km 이상은 기지국 전파 도달 거리를 넘어서 지상 이동통신 셀 반경으로 쓰지 않는다.
문제 13
현재 위치에서 목표물까지의 거리를 R이라고 하고, 레이더를 이용하여 목표물까지의 거리를 추정하고자 한다. 레이더에서 보내는 신호를 s(t)라고 하면 레이더에서 수신된 신호를 다음과 같이 나타낼 수 있다. 레이더에서 수신된 신호를 △1μsec시간 간격으로 샘플링하면, τ0=n0△가 되고 수신 신호를 다음과 같은 이산 신호로 나타낼 수 있다. 레이더의 신호 처리 장치를 통해 n0가 100으로 추정되었다면, 목표물까지의 거리 R[km]은? (단, 전파의 속도는 300,000km/s라고 가정한다)
r(t)=s(t−τ0), 0≤t≤Tr(t)=s(t-\tau_0),\ 0\le t\le T
r[n]=s[n−n0], n=0,1,2,⋯ ,N−1r[n]=s[n-n_0],\ n=0,1,2,\cdots,N-1
115
230
31,500
43,000
정답 및 해설

목표물까지의 거리는 15 km이다.

지연 τ0\tau_0는 전파가 목표물까지 갔다가 돌아온 왕복 시간이므로 R=cτ02R=\dfrac{c\tau_0}{2}이다.

τ0=n0Δ=100×1 μs=100 μs\tau_0=n_0\Delta=100\times1\,\mu\mathrm{s}=100\,\mu\mathrm{s}
R=3×105 km/s×100×10−6 s2=15 kmR=\dfrac{3\times10^5\,\mathrm{km/s}\times100\times10^{-6}\,\mathrm{s}}{2}=15\,\mathrm{km}

2로 나누지 않은 30 km는 왕복 거리를 그대로 쓴 값이다.

문제 14
마이크로파의 지향성을 증가시키기 위한 방법에 해당되지 않는 것은?
1전자 나팔관(electromagnetic horn)을 사용한다.
2전파렌즈 안테나(lens antenna)를 사용한다.
3적당한 반사기(reflector)를 이용한다.
4집중 회로(lumped circuit)로 구현한다.
정답 및 해설

지향성을 높이는 방법이 아닌 것은 집중 회로로 구현한다는 것이다.

마이크로파의 지향성은 전파를 한 방향으로 모으는 개구면을 크게 할수록 높아진다. 집중 회로(L·C 소자)는 파장보다 작은 회로 구현 방식일 뿐 방사 지향성과 무관하다.

  • 전자 나팔관(혼 안테나)은 도파관 끝을 넓혀 빔을 모은다.
  • 렌즈 안테나는 유전체·금속판으로 파면을 평면파로 바꿔 지향성을 높인다.
  • 반사기(파라볼라 등)는 전파를 반사해 한 방향으로 집중시킨다.
문제 15
수직 접지 안테나의 수직면 내의 지향 특성으로 맞는 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

수직 접지 안테나의 수직면 지향 특성은 안테나 양옆으로 반원 두 개가 대지 위에 놓인 8자형의 위쪽 절반이다.

수직 접지 안테나는 대지의 영상 효과로 반파장 다이폴처럼 동작하므로, 수직면에서는 안테나 축 방향(바로 위)으로 방사가 0이고 대지와 나란한 방향으로 최대가 된다. 대지 아래로는 방사가 없어 위쪽 절반만 남는다.

  • 원 안에 점이 있는 무지향성 원형은 수직 안테나를 위에서 본 수평면 패턴이다.
  • 대지 위 한 덩어리의 반원은 바로 위 방향에도 강하게 방사하는 패턴이라 수직 안테나와 맞지 않는다.
  • 대지 없이 좌우로 원 두 개가 붙은 8자형은 대지 영상 효과가 반영되지 않은 패턴이라 수직 접지 안테나와 맞지 않는다.
문제 16
무선 인터넷 표준인 WAP(Wireless Application Protocol)의 프로토콜 구조가 아닌 것은?
1WTLS(Wireless Transport Layer Security)
2WAE(Wireless Application Environment)
3Bearers
4WML(Wireless Markup Language)
정답 및 해설

WAP 프로토콜 구조에 속하지 않는 것은 WML이다.

WAP 스택은 위에서부터 WAE·WSP·WTP·WTLS·WDP·Bearers 계층으로 구성된다. WML은 WAE 안에서 쓰는 마크업 언어로, 프로토콜 계층이 아니다.

  • WTLS는 보안 계층으로 스택에 속한다.
  • WAE는 응용 환경 계층으로 스택의 최상위다.
  • Bearers는 SMS·CSD 등 하부 전달 서비스로 최하위 계층이다.
문제 17
우주통신 및 위성통신에서 우주국과 지구국 사이의 통신에 사용되는 주파수 대역인 전파의 창(Radio Window) 범위 결정 요소가 아닌 것은?
1도플러 효과
2대기에서의 전파 흡수
3우주 잡음의 영향
4전리층의 영향
정답 및 해설

전파의 창 결정 요소가 아닌 것은 도플러 효과이다.

전파의 창은 지구 대기를 손실 없이 통과할 수 있는 주파수 범위로, 아래쪽은 전리층 반사·흡수와 우주 잡음, 위쪽은 대기(수증기·산소) 흡수와 강우 감쇠로 경계가 정해진다.

  • 대기 흡수는 높은 주파수 쪽 한계를 정한다.
  • 우주 잡음은 낮은 주파수에서 커져 아래쪽 한계에 영향을 준다.
  • 전리층은 낮은 주파수를 반사·흡수해 아래쪽 한계를 정한다.

도플러 효과는 위성의 상대 운동으로 생기는 주파수 편이로, 통과 가능한 대역과는 관계가 없다.

문제 18
위성통신에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
1네비게이션에 사용되는 GPS는 위성통신의 한 분야이다.
2위성통신 시스템은 위성 부분, 지상관제 부분, 지구국 부분으로 구성된다.
3위성이 위치한 고도에 따라 저궤도 위성, 중궤도 위성, 정지궤도 위성으로 구분된다.
4수동위성은 중계증폭기를 탑재하여 지상에서 전송된 전파 신호를 증폭하여 전송한다.
정답 및 해설

옳지 않은 것은 수동위성이 중계증폭기로 신호를 증폭한다는 설명이다.

수동위성은 증폭기 없이 전파를 반사만 하는 위성(예: 금속 풍선 위성)이고, 중계기(트랜스폰더)로 수신 신호를 증폭·주파수 변환해 재송신하는 것은 능동위성이다.

  • GPS는 위성을 이용한 항법으로 위성통신 응용 분야에 속한다.
  • 시스템이 위성 부분·지상관제 부분·지구국 부분으로 구성된다는 설명은 옳다.
  • 고도에 따라 저궤도·중궤도·정지궤도 위성으로 구분한다는 설명은 옳다.
문제 19
다음 그림과 같은 무손실 전송선로에서 반사파의 전력이 입사파 전력의 4%인 경우 전압 정재파비(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)는?
10.25
21.5
32
42.5
정답 및 해설

전압 정재파비는 1.5이다.

반사 전력비는 반사계수 크기의 제곱이므로 ∣Γ∣2=0.04|\Gamma|^2=0.04에서 ∣Γ∣=0.2|\Gamma|=0.2이다.

VSWR=1+∣Γ∣1−∣Γ∣=1.20.8=1.5\mathrm{VSWR}=\dfrac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}=\dfrac{1.2}{0.8}=1.5

전력비 0.04를 그대로 반사계수로 쓰거나 0.25 같은 1보다 작은 값은 정재파비가 될 수 없다(VSWR은 항상 1 이상).

문제 20
AM 슈퍼헤테로다인 수신기(상측헤테로다인)에서 1500kHz의 전파를 수신할 때, 혼신을 야기할 수 있는 영상 신호(image signal)의 주파수 값[kHz]은? (단, 중간 주파수는 455kHz이다)
12,410
21,955
31,045
4590
정답 및 해설

영상 신호의 주파수는 2,410 kHz이다.

상측 헤테로다인은 국부 발진 주파수가 수신 주파수보다 중간 주파수만큼 높다. 영상 주파수는 국부 발진 주파수에서 다시 중간 주파수만큼 위에 있어 fim=fs+2fIFf_{im}=f_s+2f_{IF}이다.

fLO=1500+455=1955 kHzf_{LO}=1500+455=1955\,\mathrm{kHz}
fim=1500+2×455=2410 kHzf_{im}=1500+2\times455=2410\,\mathrm{kHz}

1,955 kHz는 국부 발진 주파수이고, 1,045 kHz는 하측 헤테로다인일 때의 국부 발진 주파수다.

9급 국가직 무선공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com
07년 1회차
총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
하나의 정보를 여러 개의 반송파로 분할하고, 분할된 반송파 사이의 주파수 간격을 최소화하기 위해 직교 다중화해서 전송하는 통신방식으로, 와이브로 및 디지털 멀티미디어 방송 등에 사용되는 기술은?
1OOK
2FHSS
3DSSS
4OFDM
정답 및 해설

설명에 해당하는 기술은 OFDM(직교 주파수 분할 다중화)이다.

OFDM은 고속 데이터를 여러 개의 저속 부반송파로 나눠 싣고, 부반송파들이 서로 직교하도록 배치해 스펙트럼이 겹쳐도 간섭 없이 분리한다. 그래서 부반송파 간격을 최소화할 수 있고 와이브로·DMB 등에 쓰인다.

  • OOK는 반송파를 켜고 끄는 단순한 진폭 편이 변조로 다중 반송파 방식이 아니다.
  • FHSS는 하나의 반송파 주파수를 시간에 따라 도약시키는 확산 대역 방식이다.
  • DSSS는 확산 부호를 곱해 대역을 넓히는 직접 확산 방식이다.
문제 2
100MHz의 반송파를 사용하여 10kHz의 대역폭을 갖는 신호를 DSB-LC(Double Sideband-Large Carrier)변조하여 전송하고자 한다. 다음 중 옳지 않은 것은?
1이 방식으로 변조된 신호는 주파수 변조된 신호보다 무선 채널에서 겪게 되는 페이딩(fading) 현상의 영향을 많이 받게 된다.
2비동기 검파방식의 수신기를 사용해서 메시지 신호를 복조할 수 있다.
3전송 전력의 일부분은 반송파를 전송하는 데 사용된다.
4이 방식으로 변조된 신호를 전송하는 데 필요한 대역폭은 10kHz이다.
정답 및 해설

옳지 않은 것은 필요 대역폭이 10 kHz라는 설명이다.

DSB-LC(일반 AM)는 반송파 위아래로 상측파대와 하측파대가 모두 생기므로 대역폭이 메시지 대역폭의 2배다.
B=2fm=2×10 kHz=20 kHzB=2f_m=2\times10\,\mathrm{kHz}=20\,\mathrm{kHz}

  • AM은 정보가 진폭에 실려 있어 진폭 변동을 일으키는 페이딩에 FM보다 취약하다는 설명은 옳다.
  • 반송파가 함께 전송되므로 포락선 검파 같은 비동기 검파가 가능하다는 설명은 옳다.
  • 전송 전력의 일부가 정보가 없는 반송파에 쓰인다는 설명도 옳다.
문제 3
다음 중 안테나에서 임피던스 정합이 이루어지지 않은 경우 발생되는 현상과 관계가 없는 것은 무엇인가?
1FM 방송에서 왜곡(distortion)의 감소
2급전선의 손실 증가
3최대 전력 전송의 저하
4TV 방송에서 이중상(ghost) 현상의 발생
정답 및 해설

임피던스 부정합과 관계가 없는 것은 FM 방송에서 왜곡의 감소이다.

정합이 깨지면 반사파가 생겨 정재파가 발생하고, 전력 전달이 나빠지며 반사 신호로 인한 왜곡이 오히려 늘어난다.

  • 정재파로 선로 전류·전압이 커지는 구간이 생겨 급전선 손실이 증가한다.
  • 반사로 부하에 전달되는 전력이 줄어 최대 전력 전송이 저하된다.
  • 반사파가 지연된 신호로 다시 들어오면 TV 화면에 이중상(고스트)이 생긴다.
문제 4
전파의 속도가 300,000km/s라고 가정하면, 파장이 10cm인 전파의 주파수는?
130MHz
2300MHz
33GHz
430GHz
정답 및 해설

주파수는 3 GHz이다.

파장과 주파수의 관계는 f=cλf=\dfrac{c}{\lambda}이다.

f=3×108 m/s0.1 m=3×109 Hz=3 GHzf=\dfrac{3\times10^8\,\mathrm{m/s}}{0.1\,\mathrm{m}}=3\times10^9\,\mathrm{Hz}=3\,\mathrm{GHz}

문제 5
무선통신에서 신호와 시스템 해석 시 중요한 개념인 '스펙트럼(spectrum)'은 다음 중 어디에 기초를 두고 해석하는가?
1진폭
2주파수
3전송매체
4데이터 전송율
정답 및 해설

스펙트럼은 주파수에 기초한 해석이다.

스펙트럼은 신호를 푸리에 변환해 각 주파수 성분의 크기와 위상이 어떻게 분포하는지 나타낸 것으로, 시간 영역 파형을 주파수 영역에서 보는 방법이다.

  • 진폭은 각 주파수 성분이 갖는 값일 뿐 해석의 기준 축이 아니다.
  • 전송매체나 데이터 전송률은 신호의 성질이 아니라 시스템 조건이다.
문제 6
각변조된 신호 s(t) = 20cos(800πt+10πcos7t)가 있다. 여기서 신호 s(t)는 전압이고 단위는 V이다. 또한 t의 단위는 초이다. 이 신호 s(t)의 순시 주파수(instantaneous frequency)를 바르게 표시한 것은? (단위: Hz)
1400 + 35cos7t
2400 - 35sin7t
3400t + 5cos7t
4800πt + 10cos7t
정답 및 해설

순시 주파수는 400−35sin⁡7t Hz400-35\sin7t\,\mathrm{Hz}이다.

각변조 신호의 순시 위상을 θ(t)\theta(t)라 하면 순시 주파수는 fi=12πdθdtf_i=\dfrac{1}{2\pi}\dfrac{d\theta}{dt}이다.

θ(t)=800πt+10πcos⁡7t\theta(t)=800\pi t+10\pi\cos7t
dθdt=800π−70πsin⁡7t\dfrac{d\theta}{dt}=800\pi-70\pi\sin7t
fi=800π−70πsin⁡7t2π=400−35sin⁡7tf_i=\dfrac{800\pi-70\pi\sin7t}{2\pi}=400-35\sin7t

위상 자체를 쓴 식이나 미분 부호를 놓친 식은 순시 주파수가 아니다.

문제 7
주파수가 50kHz인 정현파 신호를 100MHz의 반송파 주파수로써 주파수 변조(FM)하여 최대 주파수 편이가 500kHz가 되었다고 하자. 발생된 FM 신호의 근사적인 대역폭[kHz]은 얼마인가?
150
2100
3550
41,100
정답 및 해설

FM 신호의 대역폭은 약 1,100 kHz이다.

카슨 법칙 B≈2(Δf+fm)B\approx2(\Delta f+f_m)을 쓴다.

B=2(500+50) kHz=1100 kHzB=2(500+50)\,\mathrm{kHz}=1100\,\mathrm{kHz}

편이만 두 배 한 1,000 kHz나 편이와 신호 주파수의 합 550 kHz는 측파대 양쪽을 모두 반영하지 않은 값이다.

문제 8
송신 전력의 크기가 10W, 수신 전력의 크기가 1mW일 경우, 자유 공간 손실은 몇 dB인가? (단, 이상적인 전방향 안테나를 가정한다)
140
260
380
4100
정답 및 해설

자유 공간 손실은 40 dB이다.

전방향(이득 1) 안테나이므로 손실은 송신 전력과 수신 전력의 비다. 전력비이므로 10log⁡10\log를 쓴다.

L=10log⁡10 W10−3 W=10log⁡104=40 dBL=10\log\dfrac{10\,\mathrm{W}}{10^{-3}\,\mathrm{W}}=10\log10^4=40\,\mathrm{dB}

문제 9
마이크로파 통신방식의 특징이 아닌 것은?
1통신의 범위는 특수한 경우를 제외하고는 장애물이 없는 가시거리 내이다.
2안테나 이득이 커서 S/N비(Signal-to-Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
3초단파에 비해 파장이 길고, 파라볼라 안테나를 사용한다.
4지향성이 강하여 타회선의 영향을 적게 받는다.
정답 및 해설

특징이 아닌 것은 초단파에 비해 파장이 길다는 설명이다.

마이크로파는 초단파(VHF)보다 주파수가 높아 파장이 더 짧다. 파장이 짧기 때문에 파라볼라 같은 고이득 개구면 안테나를 작게 만들 수 있다.

  • 직진성이 강해 장애물 없는 가시거리 통신이 원칙이라는 설명은 옳다.
  • 안테나 이득이 커서 S/N비를 개선할 수 있다는 설명은 옳다.
  • 지향성이 강해 다른 회선의 간섭을 적게 받는다는 설명은 옳다.
문제 10
위상고정루프(PLL:Phase Locked Loop)를 이용하여 FM 신호의 위상신호를 복조하고자 한다. PLL의 구성요소와 설명으로 옳지 않은 것은?
1전압의 변화를 주파수 변화로 바꾸는 전압조정발진기(VCO)가 사용된다.
2주파수 변화를 진폭 변화로 변환하기 위하여 공진기(resonator)가 사용된다.
3루프여파기(Loop filter)는 저주파여파기로서 고주파 성분을 차단한다.
4입력 FM 신호와 피드백 신호와의 위상오차에 비례하는 전압을 발생시키는 위상검출기(phase detector)가 사용된다.
정답 및 해설

옳지 않은 것은 주파수 변화를 진폭 변화로 바꾸는 공진기를 쓴다는 설명이다.

PLL은 위상검출기·루프여파기·VCO로 이루어진 궤환 루프다. 공진기로 주파수를 진폭으로 바꾸는 것은 경사 검파·포스터-실리 같은 판별기 방식이다.

  • VCO는 제어 전압에 따라 출력 주파수를 바꾸는 소자로 옳다.
  • 루프여파기는 저역통과 특성으로 고주파 성분을 제거한다는 설명은 옳다.
  • 위상검출기가 입력과 궤환 신호의 위상오차에 비례하는 전압을 낸다는 설명은 옳다.
문제 11
광 통신에서 주로 사용하는 전자파는 무엇인가?
1적외선
2자외선
3방사선
4감마선
정답 및 해설

광통신에 주로 쓰는 전자파는 적외선이다.

광섬유는 근적외선 영역에서 손실이 가장 작아 이 파장대의 빛을 광원(레이저 다이오드·LED)으로 쓴다.

  • 자외선은 광섬유 내 흡수·산란 손실이 커서 통신용으로 부적합하다.
  • 방사선과 감마선은 전리 작용이 있는 고에너지 전자파로 통신 매체로 쓰지 않는다.
문제 12
이동 통신 시스템은 셀(cell)을 기본 서비스 단위로 하여 이동성을 제공하는 시스템이다. 현재 사용하는 이동전화에서의 매크로 셀(macro cell)의 반지름은 몇 km인가?
10.2이내
20.5~1
35~30
4100이상
정답 및 해설

매크로 셀의 반지름은 5~30 km 정도이다.

셀은 크기에 따라 매크로 셀 > 마이크로 셀 > 피코 셀로 나뉜다. 매크로 셀은 교외·농촌처럼 넓은 지역을 높은 기지국 안테나로 덮는 가장 큰 셀이다.

  • 0.2 km 이내는 건물 내부 등을 담당하는 피코 셀 규모다.
  • 0.5~1 km는 도심 밀집 지역의 마이크로 셀 규모다.
  • 100 km 이상은 기지국 전파 도달 거리를 넘어서 지상 이동통신 셀 반경으로 쓰지 않는다.
문제 13
현재 위치에서 목표물까지의 거리를 R이라고 하고, 레이더를 이용하여 목표물까지의 거리를 추정하고자 한다. 레이더에서 보내는 신호를 s(t)라고 하면 레이더에서 수신된 신호를 다음과 같이 나타낼 수 있다. 레이더에서 수신된 신호를 △1μsec시간 간격으로 샘플링하면, τ0=n0△가 되고 수신 신호를 다음과 같은 이산 신호로 나타낼 수 있다. 레이더의 신호 처리 장치를 통해 n0가 100으로 추정되었다면, 목표물까지의 거리 R[km]은? (단, 전파의 속도는 300,000km/s라고 가정한다)
r(t)=s(t−τ0), 0≤t≤Tr(t)=s(t-\tau_0),\ 0\le t\le T
r[n]=s[n−n0], n=0,1,2,⋯ ,N−1r[n]=s[n-n_0],\ n=0,1,2,\cdots,N-1
115
230
31,500
43,000
정답 및 해설

목표물까지의 거리는 15 km이다.

지연 τ0\tau_0는 전파가 목표물까지 갔다가 돌아온 왕복 시간이므로 R=cτ02R=\dfrac{c\tau_0}{2}이다.

τ0=n0Δ=100×1 μs=100 μs\tau_0=n_0\Delta=100\times1\,\mu\mathrm{s}=100\,\mu\mathrm{s}
R=3×105 km/s×100×10−6 s2=15 kmR=\dfrac{3\times10^5\,\mathrm{km/s}\times100\times10^{-6}\,\mathrm{s}}{2}=15\,\mathrm{km}

2로 나누지 않은 30 km는 왕복 거리를 그대로 쓴 값이다.

문제 14
마이크로파의 지향성을 증가시키기 위한 방법에 해당되지 않는 것은?
1전자 나팔관(electromagnetic horn)을 사용한다.
2전파렌즈 안테나(lens antenna)를 사용한다.
3적당한 반사기(reflector)를 이용한다.
4집중 회로(lumped circuit)로 구현한다.
정답 및 해설

지향성을 높이는 방법이 아닌 것은 집중 회로로 구현한다는 것이다.

마이크로파의 지향성은 전파를 한 방향으로 모으는 개구면을 크게 할수록 높아진다. 집중 회로(L·C 소자)는 파장보다 작은 회로 구현 방식일 뿐 방사 지향성과 무관하다.

  • 전자 나팔관(혼 안테나)은 도파관 끝을 넓혀 빔을 모은다.
  • 렌즈 안테나는 유전체·금속판으로 파면을 평면파로 바꿔 지향성을 높인다.
  • 반사기(파라볼라 등)는 전파를 반사해 한 방향으로 집중시킨다.
문제 15
수직 접지 안테나의 수직면 내의 지향 특성으로 맞는 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

수직 접지 안테나의 수직면 지향 특성은 안테나 양옆으로 반원 두 개가 대지 위에 놓인 8자형의 위쪽 절반이다.

수직 접지 안테나는 대지의 영상 효과로 반파장 다이폴처럼 동작하므로, 수직면에서는 안테나 축 방향(바로 위)으로 방사가 0이고 대지와 나란한 방향으로 최대가 된다. 대지 아래로는 방사가 없어 위쪽 절반만 남는다.

  • 원 안에 점이 있는 무지향성 원형은 수직 안테나를 위에서 본 수평면 패턴이다.
  • 대지 위 한 덩어리의 반원은 바로 위 방향에도 강하게 방사하는 패턴이라 수직 안테나와 맞지 않는다.
  • 대지 없이 좌우로 원 두 개가 붙은 8자형은 대지 영상 효과가 반영되지 않은 패턴이라 수직 접지 안테나와 맞지 않는다.
문제 16
무선 인터넷 표준인 WAP(Wireless Application Protocol)의 프로토콜 구조가 아닌 것은?
1WTLS(Wireless Transport Layer Security)
2WAE(Wireless Application Environment)
3Bearers
4WML(Wireless Markup Language)
정답 및 해설

WAP 프로토콜 구조에 속하지 않는 것은 WML이다.

WAP 스택은 위에서부터 WAE·WSP·WTP·WTLS·WDP·Bearers 계층으로 구성된다. WML은 WAE 안에서 쓰는 마크업 언어로, 프로토콜 계층이 아니다.

  • WTLS는 보안 계층으로 스택에 속한다.
  • WAE는 응용 환경 계층으로 스택의 최상위다.
  • Bearers는 SMS·CSD 등 하부 전달 서비스로 최하위 계층이다.
문제 17
우주통신 및 위성통신에서 우주국과 지구국 사이의 통신에 사용되는 주파수 대역인 전파의 창(Radio Window) 범위 결정 요소가 아닌 것은?
1도플러 효과
2대기에서의 전파 흡수
3우주 잡음의 영향
4전리층의 영향
정답 및 해설

전파의 창 결정 요소가 아닌 것은 도플러 효과이다.

전파의 창은 지구 대기를 손실 없이 통과할 수 있는 주파수 범위로, 아래쪽은 전리층 반사·흡수와 우주 잡음, 위쪽은 대기(수증기·산소) 흡수와 강우 감쇠로 경계가 정해진다.

  • 대기 흡수는 높은 주파수 쪽 한계를 정한다.
  • 우주 잡음은 낮은 주파수에서 커져 아래쪽 한계에 영향을 준다.
  • 전리층은 낮은 주파수를 반사·흡수해 아래쪽 한계를 정한다.

도플러 효과는 위성의 상대 운동으로 생기는 주파수 편이로, 통과 가능한 대역과는 관계가 없다.

문제 18
위성통신에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
1네비게이션에 사용되는 GPS는 위성통신의 한 분야이다.
2위성통신 시스템은 위성 부분, 지상관제 부분, 지구국 부분으로 구성된다.
3위성이 위치한 고도에 따라 저궤도 위성, 중궤도 위성, 정지궤도 위성으로 구분된다.
4수동위성은 중계증폭기를 탑재하여 지상에서 전송된 전파 신호를 증폭하여 전송한다.
정답 및 해설

옳지 않은 것은 수동위성이 중계증폭기로 신호를 증폭한다는 설명이다.

수동위성은 증폭기 없이 전파를 반사만 하는 위성(예: 금속 풍선 위성)이고, 중계기(트랜스폰더)로 수신 신호를 증폭·주파수 변환해 재송신하는 것은 능동위성이다.

  • GPS는 위성을 이용한 항법으로 위성통신 응용 분야에 속한다.
  • 시스템이 위성 부분·지상관제 부분·지구국 부분으로 구성된다는 설명은 옳다.
  • 고도에 따라 저궤도·중궤도·정지궤도 위성으로 구분한다는 설명은 옳다.
문제 19
다음 그림과 같은 무손실 전송선로에서 반사파의 전력이 입사파 전력의 4%인 경우 전압 정재파비(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)는?
10.25
21.5
32
42.5
정답 및 해설

전압 정재파비는 1.5이다.

반사 전력비는 반사계수 크기의 제곱이므로 ∣Γ∣2=0.04|\Gamma|^2=0.04에서 ∣Γ∣=0.2|\Gamma|=0.2이다.

VSWR=1+∣Γ∣1−∣Γ∣=1.20.8=1.5\mathrm{VSWR}=\dfrac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}=\dfrac{1.2}{0.8}=1.5

전력비 0.04를 그대로 반사계수로 쓰거나 0.25 같은 1보다 작은 값은 정재파비가 될 수 없다(VSWR은 항상 1 이상).

문제 20
AM 슈퍼헤테로다인 수신기(상측헤테로다인)에서 1500kHz의 전파를 수신할 때, 혼신을 야기할 수 있는 영상 신호(image signal)의 주파수 값[kHz]은? (단, 중간 주파수는 455kHz이다)
12,410
21,955
31,045
4590
정답 및 해설

영상 신호의 주파수는 2,410 kHz이다.

상측 헤테로다인은 국부 발진 주파수가 수신 주파수보다 중간 주파수만큼 높다. 영상 주파수는 국부 발진 주파수에서 다시 중간 주파수만큼 위에 있어 fim=fs+2fIFf_{im}=f_s+2f_{IF}이다.

fLO=1500+455=1955 kHzf_{LO}=1500+455=1955\,\mathrm{kHz}
fim=1500+2×455=2410 kHzf_{im}=1500+2\times455=2410\,\mathrm{kHz}

1,955 kHz는 국부 발진 주파수이고, 1,045 kHz는 하측 헤테로다인일 때의 국부 발진 주파수다.