25년 1회차

칼슨 법칙을 역산하면 최대 주파수 편이는 $75\,\mathrm{kHz}$이다.

공식: $B=2(\Delta f+f_m)$
대입: $180=2(\Delta f+15)$에서 $\Delta f+15=90$
결과: $\Delta f=75\,\mathrm{kHz}$

• $15\,\mathrm{kHz}$: 편이가 아니라 변조 신호의 주파수 $f_m$ 자체이다.
• $30\,\mathrm{kHz}$: 칼슨 식의 $2f_m$ 항에 해당하는 값이다.

샤논의 채널용량 계산에 필요하지 않은 것은 주파수이다.

채널용량은 $C=B\log_2\left(1+\dfrac{S}{N}\right)$이므로 대역폭과 신호 대 잡음비로만 결정되고, 중심 주파수는 식에 나타나지 않는다.

• 대역폭: 식의 $B$로, 용량에 직접 비례한다.
• 수신 신호전력: 식의 $S$로, 신호 대 잡음비를 이룬다.
• 잡음전력: 식의 $N$으로, 신호 대 잡음비를 이룬다.

선박용 레이더에는 슬롯 어레이 안테나가 가장 많이 쓰인다.

도파관에 슬롯을 나란히 뚫은 구조로 수평 빔폭이 좁아 회전시키며 탐지할 때 방위 분해능이 좋기 때문이다.

• 루프 안테나: 주로 방향 탐지나 낮은 주파수 대역의 수신에 쓰인다.
• 애드콕 안테나: 무선 방향 탐지용 안테나이다.
• 야기 안테나: 주로 VHF·UHF 대역의 지향성 수신에 쓰이며, 레이더의 마이크로파 주사용이 아니다.

반사계수를 구해 환산하면 전압정재파비는 2이다.

공식: $|\Gamma|=\dfrac{V_r}{V_i}$
대입: $|\Gamma|=\dfrac{5}{15}=\dfrac{1}{3}$

공식: $\mathrm{VSWR}=\dfrac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}$
대입: $\mathrm{VSWR}=\dfrac{1+1/3}{1-1/3}=\dfrac{4/3}{2/3}=2$

• 입사파와 반사파의 전압비 $15/5$를 그대로 쓰면 틀린 값이 된다.
• 분모를 전압 차가 아닌 반사파 전압으로 두어 $20/5$로 계산해도 틀린 값이 된다.

18~26 $\mathrm{GHz}$ 구간은 K band에 속한다.

마이크로파 대역은 주파수가 높아지는 순서로 C, X, K, Ka로 배열되며, 문제의 구간은 Ka 바로 아래에 해당한다.

• C band: 이 구간보다 훨씬 낮은 주파수 대역이다.
• X band: C band보다는 높지만 이 구간보다는 낮은 대역이다.
• Ka band: K band 바로 위의 더 높은 주파수 대역이다.

왕복 시간을 2로 나누면 목표물까지의 거리는 $900\,\mathrm{m}$이다.

공식: $R=\dfrac{ct}{2}$
대입: $R=\dfrac{(3\times10^{8})(6\times10^{-6})}{2}$
결과: $R=900\,\mathrm{m}$

• $1800\,\mathrm{m}$: 왕복 거리 $ct$를 2로 나누지 않은 값이다.
• $90\,\mathrm{m}$: 지수 계산에서 자릿수를 틀린 값이다.
• $180\,\mathrm{m}$: 왕복 거리의 자릿수를 틀린 값이다.

해면 반사의 영향을 줄이는 회로는 STC이다.

해면 반사는 가까운 거리에서 강하게 들어오므로, 송신 직후에는 수신 감도를 낮추고 시간이 지날수록 회복시켜 근거리 클러터를 억제한다.

• AFC: 수신기 국부발진 주파수를 자동으로 맞춰 주는 회로이다.
• FTC: 비나 눈에 의한 반사를 줄이는 회로이다.
• ANL: 수신 잡음의 진폭을 제한하는 회로이다.

라디오 덕트의 발생 원인이 아닌 것은 주간 가열이다.

라디오 덕트는 기온 역전층처럼 고도에 따른 굴절률 변화가 큰 층에서 생기는데, 낮에 지표가 가열되면 대기가 섞여 역전이 오히려 약해진다. 냉각에 의한 덕트는 주간이 아니라 야간 복사 냉각으로 생긴다.

• 전선의 역전층: 찬 공기 위로 더운 공기가 올라타 역전층이 만들어진다.
• 이류: 따뜻한 공기가 찬 해면 위로 이동하면서 역전이 만들어진다.
• 침강: 고기압권에서 하강하는 공기가 단열 압축으로 승온되어 역전이 만들어진다.

PCM의 순서는 표본화 → 양자화 → 부호화이다.

시간을 이산화(표본화)하고, 진폭을 이산화(양자화)한 뒤, 그 값을 2진 부호로 바꾸어(부호화) 채널로 내보낸다.

• 양자화를 표본화보다 앞에 둔 순서: 표본값이 먼저 있어야 양자화할 수 있어 틀렸다.
• 부호화를 양자화보다 앞에 둔 순서: 진폭이 이산화되어야 부호를 정할 수 있어 틀렸다.
• 부호화를 맨 앞에 둔 순서: 아날로그 신호를 표본화 없이 바로 부호화할 수 없어 틀렸다.

도플러 주파수 천이는 $200\,\mathrm{Hz}$이다.

속도 환산: $v=\dfrac{72000\,\mathrm{m}}{3600\,\mathrm{s}}=20\,\mathrm{m/s}$
파장: $\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^{8}}{3\times10^{9}}=0.1\,\mathrm{m}$

공식: $f_d=\dfrac{v}{\lambda}$
대입: $f_d=\dfrac{20}{0.1}$
결과: $f_d=200\,\mathrm{Hz}$

송신기를 향해 정면으로 접근하므로 각도 성분에 의한 감소가 없고, 수신 주파수는 높아지는 쪽으로 천이한다.

지향성 특성을 갖는 안테나는 파라볼라 안테나이다.

포물면 반사경으로 전파를 한 방향으로 모아 좁은 빔과 높은 이득을 얻는다.

• 모노폴 안테나: 수평면에서 전 방향으로 고르게 복사하는 무지향성 안테나이다.
• 휩 안테나: 모노폴 계열로 수평면 무지향성이다.
• 반파장 다이폴 안테나: 수직 설치 시 수평면에서 전 방향으로 복사하여 빔이 날카롭지 않다.

링크 예산을 세우면 자유공간 손실은 $138\,\mathrm{dB}$이다.

송신 출력 환산: $0.1\,\mathrm{W}=100\,\mathrm{mW}$이므로 $10\log_{10}100=20\,\mathrm{dBm}$

공식: $P_r=P_t+G_t+G_r-L$
대입: $-23=20+45+50-L$
결과: $L=115+23=138\,\mathrm{dB}$

• $115\,\mathrm{dB}$: 수신 입력레벨을 반영하지 않은 값이다.
• $95\,\mathrm{dB}$: 두 안테나 이득만 더한 값이다.
• $72\,\mathrm{dB}$: 송신 출력을 누락하고 수신 레벨의 부호까지 틀린 값이다.

옳지 않은 설명은 개방회로의 VSWR을 1이라 한 것으로, 실제로는 무한대이다.

개방회로는 $\Gamma=+1$로 전반사가 일어나므로 $\mathrm{VSWR}=\dfrac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}$의 분모가 0이 되어 무한대로 커진다.

• 반사계수 1/3의 VSWR: $\dfrac{1+1/3}{1-1/3}=2$로 옳다.
• 이상적인 급전선: 반사가 없어 $\Gamma=0$이고 $\mathrm{VSWR}=1$로 옳다.
• 단락회로의 반사계수: 전압이 반전되어 전반사하므로 $\Gamma=-1$로 옳다.

옳지 않은 설명은 주파수 변조가 좁은 대역폭을 쓰고 잡음에 약하다는 내용이다.

주파수 변조는 진폭 변조보다 넓은 대역폭을 쓰는 대신 진폭 변동의 영향을 덜 받아 잡음과 혼신에 강하다.

• 진폭 변조의 정의: 원 신호의 진폭 변화를 반송파에 싣는 방식이라는 설명은 옳다.
• 진폭 변조의 종류: DSB, SSB, VSB가 포함된다는 설명은 옳다.
• 주파수 변조의 정의: 원 신호의 크기에 따라 반송파 주파수를 바꾼다는 설명은 옳다.

옳지 않은 설명은 국부발진기를 고정하고 IF를 가변시킨다는 내용으로, 실제는 반대이다.

슈퍼헤테로다인은 국부발진기 주파수를 가변해 어떤 수신 채널이든 일정한 IF로 변환한다. 덕분에 IF 단의 필터와 증폭기를 고정 설계할 수 있다.

• 영상 주파수: 혼합기에서 원하는 신호와 같은 IF로 변환되므로 제거 대책이 필요하다는 설명은 옳다.
• 주파수 하향 변환: RF를 IF로 낮춘 뒤 검파한다는 설명은 옳다.
• 신호 경로: RF 증폭기, 혼합기, IF 증폭기 순으로 통과한다는 설명은 옳다.

안테나를 떨어뜨려 설치하는 방식은 공간 다이버시티이다.

안테나 간격을 충분히 두면 각 안테나의 페이딩이 서로 독립적이 되어, 동시에 깊은 페이딩이 올 확률이 줄어든다.

• 주파수 다이버시티: 서로 다른 주파수로 같은 정보를 보내는 방식이다.
• 편파 다이버시티: 서로 다른 편파로 수신하는 방식이다.
• Rake 수신기: 지연이 다른 다중경로 신호를 분리해 합성하는 방식이다.

전리층 F층 반사파로 통신하는 대역은 단파이다.

단파는 D·E층을 지나 F층에서 반사되어 지상으로 돌아오므로 원거리 통신에 쓰인다.

• 중파: 주로 지표파를 쓰며, 전리층 반사는 야간의 E층에서 일어난다.
• 초단파: 전리층을 통과하므로 주로 직접파로 통신한다.
• 장파: 지표파와 낮은 층의 반사를 이용한다.

위상과 진폭을 함께 쓰는 방식은 QAM이다.

QAM은 직교하는 두 반송파의 진폭을 각각 변화시키므로 신호점에 따라 위상과 진폭이 함께 달라진다.

• ASK: 진폭만 변화시킨다.
• FSK: 주파수만 변화시킨다.
• OQPSK: 위상만 변화시키는 위상 변조이다.

옳지 않은 설명은 정지궤도 위성의 고도를 저궤도 수준으로 제시한 내용이다.

정지궤도 위성은 공전주기가 지구 자전주기와 같아야 하므로, 제시된 고도보다 훨씬 높은 궤도에 있어야 한다.

• 저궤도 위성 이동통신: 위성이 빠르게 지나가므로 상시 통신에 핸드오프가 필요하다는 설명은 옳다.
• 시스템 구성: 위성, 지상관제, 지구국 부분으로 나뉜다는 설명은 옳다.
• 극궤도 위성: 정지궤도보다 낮은 고도를 돈다는 설명은 옳다.

설명하는 기술은 블루투스(Bluetooth)이다.

블루투스는 IEEE 802.15.1로 표준화된 근거리 무선 개인 통신망 기술이다.

• 와이브로(WiBro): IEEE 802.16 계열의 광역 휴대 인터넷 기술이다.
• 무선랜: IEEE 802.11 계열의 기술이다.
• ZigBee: IEEE 802.15.4 기반의 저속·저전력 센서망 기술이다.