[무선설비산업기사 필기] 17년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

표본화 정리에 따라 표본화 주파수는 신호 최고주파수의 2배 이상이어야 한다. 따라서 $f_s \ge 2f_{\max}=2\times15=30\ \mathrm{kHz}$이므로 최저 주파수는 30 kHz이다.

전압의 특정 레벨을 기준으로 그 위 또는 아래를 잘라내는 회로는 클리퍼(Clipper)이다. 슈미트 트리거는 히스테리시스 특성을 이용한 파형 정형 회로이고, 멀티바이브레이터는 펄스·구형파 발생 회로이며, 클램퍼는 파형의 직류 레벨을 이동시키는 회로이다.

순서 논리 회로는 입력 신호뿐 아니라 현재 상태를 함께 이용하여 다음 상태 또는 출력을 결정하며, 플립플롭을 이용하므로 데이터를 저장할 수 있다. 카운터와 레지스터가 대표적인 순서 논리 회로이며, 조합 논리 회로와 결합하여 사용할 수 있으므로 “결합하여 사용할 수 없다”는 설명이 틀리다.

5진 계수기는 0부터 4까지 총 5개 상태를 순서대로 계수한 뒤 다시 0으로 돌아간다. 따라서 4비트로 표현하면 0000 → 0001 → 0010 → 0011 → 0100 → 0000이 되므로 1번이 올바르다.

과변조 자체는 송신단의 변조 처리 문제일 뿐, 수신기에 입력되는 신호의 레벨 증가를 의미하지 않으므로 수신기에 과부하를 직접 유발하지 않는다. 과부하는 입력 신호의 크기가 수신기의 허용 범위를 초과할 때 발생하는 별개의 현상이다.
진폭변조(AM)에서 과변조는 변조지수가 1을 초과하는 경우를 말하며, 이때 피변조파의 음의 반주기가 잘려나가면서 파형이 왜곡된다. 이 왜곡으로 인해 일어나는 현상은 다음과 같다.
다양한 고조파 성분이 발생한다.
이들 고조파로 인해 점유 대역폭이 확대된다.
확대된 대역이 인접 채널로 스필오버되어 다른 통신에 혼신을 일으킨다.

FM 변조파에서 음성신호를 복조(복원)하는 회로는 Foster-Seeley 회로이다. Foster-Seeley 회로는 판별기(discriminator)로 작동하여 FM 신호의 주파수 변화를 전압 변화로 변환함으로써 원래의 음성신호를 추출한다. 스켈치 회로는 잡음 제거 목적, 리미터 회로는 진폭 변동 제거, Pre-Emphasis 회로는 고주파 신호 강조용이므로 직접적인 복조 기능을 수행하지 않는다.

디지털 데이터값에 따라 서로 다른 두 주파수(f₁, f₂)를 선택하여 신호를 출력하는 방식은 FSK(Frequency Shift Keying)이다. ASK는 진폭을 변화시키고, PSK는 위상을 변화시키며, QAM은 진폭과 위상을 동시에 변조하는 기술이므로 모두 해당하지 않는다.

OFDM은 서로 직교하는 부반송파를 겹쳐 배치한다. 그래서 FDM보다 주파수 이용 효율이 높고 필요한 대역도 줄어든다. 또 보호구간(CP)을 사용해 다중경로 페이딩에 강하므로 LTE 등 이동통신에 채택되어 있다. 따라서 이동환경에 취약하다는 설명은 틀리다.

레이더는 전파를 발사한 후 물체에서 반사되어 돌아올 때까지의 왕복 시간 t를 측정한다. 전파가 왕복하므로 편도 거리는 왕복 거리의 절반이며, 거리 = 속도 × 시간 공식에서 편도 시간은 t/2가 된다. 따라서 레이더와 물체 사이의 거리는 $d = c \times \frac{t}{2} = \frac{ct}{2}$이다.

송신기 출력 37[dBm]에서 도파관 손실 3[dB]를 뺀 값이 안테나 입력단 전력이다. 먼저 37[dBm] - 3[dB] = 34[dBm]을 구한다. dBm을 와트로 변환하는 공식은 $P[W] = 10^{P[dBm]/10}/1000$이므로, $P = 10^{34/10}/1000 = 10^{3.4}/1000$을 계산하면 $10^{3.4} \approx 2512$이고, $2512/1000 = 2.512[W] \approx 2.5[W]$이다.

분산성(Dispersibility)은 매질의 종류에 따라 서로 다른 주파수의 파동이 다른 속도로 전파되는 현상으로, 유리 프리즘에서 백색광이 분산되는 경우처럼 특정 매질 환경에서만 나타나며 진공에서 전파되는 전자기파의 일반적 특성은 아니다.
전파는 전자기파로서 빛과 유사한 파동 특성을 가지며, 반사성·회절성·간섭성은 모든 파동이 공통으로 나타내는 기본 특성으로 모두 전파의 일반적 특성에 해당한다.
반사성: 전파가 도체나 장애물에 부딪혀 되돌아오는 현상이다.
회절성: 장애물 주변으로 휘어 전파하는 현상이다.
간섭성: 두 전파가 만나 증강 또는 소멸하는 현상이다.

문제에서 제시한 지상으로부터 36,000km 높이, 지구 자전주기와 공전주기가 같음, 적도상에 3개 배치로 전 세계 커버 등의 특징은 모두 정지 위성(지정궤도 위성, GEO)의 정의와 일치한다.
정지 위성은 지표면 상대적으로 항상 같은 위치에 머물러 있어 안테나 추적이 불필요하고, 약 120도 간격의 3개 배치만으로 전지구 통신이 가능하므로 경제성이 우수하다.
저궤도 위성방식: 높이가 훨씬 낮으며 지표면을 빠르게 지나가므로 다수의 위성과 복잡한 추적 시스템이 필요하다.
중궤도 위성방식: 높이가 훨씬 낮으며 지표면을 빠르게 지나가므로 다수의 위성과 복잡한 추적 시스템이 필요하다.
이동 위성방식: 이동통신 기지국 역할을 하는 별개의 개념이다.

차세대 수동형 QoS 제어기술은 사후적으로 패킷을 폐기하거나 표시만 하는 수동적 방식으로, 망간 전환 시 실시간으로 서비스 품질을 능동적으로 보장하지 못하므로 이동성 연동 및 연속성 보장의 핵심 기술이 아니다.
이종망간 이동성 연동 및 연속성을 보장하는 기술을 평가하면 다음과 같다.
이동서비스 제어기술: 사용자 단말이 망 간 전환 시 서비스 품질을 유지하도록 제어한다.
동적 인터워킹 기반 네트워크 통합기술: 서로 다른 망들을 유연하게 연동·통합한다.
시스템별 신호처리 플랫폼 기술: 각 망의 신호처리를 표준화하여 연속성을 지원한다.

PCM 시스템에서 표본화 주파수는 나이퀴스트 정리(Nyquist Theorem)에 따라 결정되며, 신호의 최고 주파수 성분의 2배 이상이어야 한다. 대역폭 40[kHz]는 신호의 최고 주파수가 40[kHz]임을 의미하므로, 최소 표본화 주파수는 $f_s = 2 \times 40 = 80\text{[kHz]}$이다.

수신기 대역폭을 넓히는 것은 통과하는 잡음의 양을 증가시키므로 S/N 비를 오히려 악화시킨다.
S/N 비 개선의 기본 원리는 신호는 키우고 잡음을 줄이거나 잡음 대역폭을 제한하는 것이다.
주파수 변화 이득을 크게 함: 신호 레벨을 상대적으로 높여 S/N 비가 개선된다.
믹서 전단의 저잡음 증폭기: 수신기 초단에서 잡음지수를 낮춰 전체 잡음을 줄인다.
국부 발진기 출력의 필터: 발진기의 고조파나 잡음을 제거하여 믹서 입력의 잡음을 감소시킨다.

직류전압을 교류전압으로 변환하는 장치는 인버터(Inverter)다. 인버터는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 전력변환장치로, 태양광 발전, UPS, 자동차 전자기기 등에 널리 사용된다. 자동전압조정기(AVR)는 교류전압 안정화 장치, 컨버터(Converter)는 교류를 직류로 변환하는 장치, 변압기(Transformer)는 교류전압의 크기만 변환하는 장치이므로 모두 주어진 조건에 맞지 않는다.

전자는 N형에서 P형으로 외부회로를 통해 이동하며, 'P형쪽의 전자가 도선을 통해 N형 쪽으로 이동한다'는 설명은 전자의 이동 방향을 반대로 설명하고 있습니다.
태양전지에서 외부회로를 통한 전류의 흐름을 분석하면, P형 반도체에서는 정공(양공)이 주로 이동하는 캐리어이고 N형 반도체에서는 전자가 주로 이동하는 캐리어입니다. 외부도선 연결 시 P형 쪽에서 생성된 전자는 N형 쪽으로 이동하지 않고, 오히려 P형 쪽의 정공이 외부회로를 통해 N형 쪽으로 이동하면서 전류가 흐르게 됩니다(종래의 전류 방향 기준).
단결정 실리콘 웨이퍼 기판: 단결정 실리콘 웨이퍼는 일반적인 태양전지 기판이므로 참입니다.
광전효과를 이용한 전기 생산: 태양광의 광전효과로 전자-정공 쌍을 생성하여 전기를 생산한다는 원리이므로 참입니다.
청정·무제한 에너지원: 태양에너지의 특성으로 참입니다.

무선송신기의 측정시험 항목은 송신 성능을 평가하기 위해 송신기 자체에서 출력되는 신호 특성을 검증하는 항목들이다. 전력은 출력 전력 측정, 왜율은 고조파 왜곡 측정, 대역폭은 점유 대역폭 측정으로 모두 송신기의 출력 신호 특성을 직접 측정하는 시험이다. 반면 선택도는 수신기의 성능 지표로, 특정 주파수의 신호는 통과시키고 인접한 주파수의 신호는 감쇠시키는 수신기의 능력을 나타내므로 송신기 측정시험이 아니다.

스펙트럼 분석기는 주파수 영역에서 신호의 전력과 주파수 성분을 분석하는 장비다.
변조의 직선성(linearity) 측정은 변조신호와 실제 변조된 신호의 시간 영역 파형을 비교하는 작업으로, 오실로스코프나 변조 분석기 같은 시간 영역 측정 장비가 필요하며 스펙트럼 분석기의 기본 용도가 아니다.
펄스폭 및 반복률 측정: 시간 영역 특성이지만 스펙트럼 분석기로도 펄스의 주파수 스펙트럼을 통해 간접 측정 가능하다.
안테나 패턴 측정: 스펙트럼 분석기를 수신기로 활용하여 방향별 신호 강도를 측정할 수 있다.
RF 간섭신호: 주파수 영역에서 불필요한 신호 성분을 직접 검출하는 데 가장 적합한 용도다.

FM 수신기의 선택도 측정은 2개 이상의 신호를 수신기에 동시에 인가하여 감도억압효과, 혼변조, 상호변조 특성을 측정하는 방식으로 이루어진다. 이 세 가지는 모두 여러 신호가 동시에 존재할 때 나타나는 비선형 간섭 특성이므로 선택도 측정 항목에 해당한다. 반면 주파수 안정도는 발진기 자체의 주파수 유지 특성을 다루는 것으로, 2개 이상의 신호를 동시에 인가하는 선택도 측정과는 관련이 없다.

교류분의 실효값은 45[V]이다.
맥동률(ripple factor)은 교류분의 실효값과 직류분(평균값)의 비로 정의되며, 다음 식으로 나타낸다:
$r = \frac{V_{ac}}{V_{dc}} \times 100[\%]$
주어진 조건에서 평균전압 $V_{dc} = 3,000[V]$, 맥동률 $r = 1.5[\%]$이므로, 교류분의 실효값은
$V_{ac} = \frac{r \times V_{dc}}{100} = \frac{1.5 \times 3,000}{100} = \frac{4,500}{100} = 45[V]$
이다.

S형 정합은 코일과 커패시터 등의 집중정수 소자를 사용하는 정합 방식이므로 분포 정수 회로에 의한 정합이 아니다. 반면 스터브 정합은 전송선로의 일부를 이용하고, Q변성기·Y형 정합은 분포 정수 회로를 이용한 정합 방식이다.

안테나의 복사전력은 $P=10\times0.8=8\ \mathrm{W}$이다. 최대 복사 방향의 전계강도와 이득의 관계는 $E=\frac{\sqrt{30PG}}{r}$이므로, $G=\frac{(Er)^2}{30P}=\frac{(0.01\times10000)^2}{30\times8}=\frac{10000}{240}=41.7$이다. 이를 상대이득으로 환산하면 반파장 다이폴 기준식에 따라 $G_{\mathrm{rel}}=\frac{41.7}{1.64}\approx25.5$이므로 보기의 4번과 일치한다.

대지의 도전율이 좋으려면 토양에 수분이 충분해야 하므로 수분이 많은 토지에서는 접지 저항을 낮추기 쉬워 가상접지를 사용하지 않아도 된다. 건조지, 바위산, 건물 옥상은 대체로 대지의 도전율이 낮아 접지에 불리하다.

마이크로프로그램은 여러 마이크로 명령어로 구성되어 CPU 내부의 제어장치를 동작시키고, 각종 제어 신호를 생성한다. 마이크로프로그램은 일반적으로 변경되지 않도록 ROM 또는 제어 메모리에 저장하므로, 처리 속도가 빠른 RAM에 저장한다는 설명이 틀리다.