Re: 고조파(高調波) 배음(倍音)의 정확한 이해

[독회바]

위 그림은 줄(String,현)입니다. 1의 크기에서부터 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/6, 1/7로 짧아지는 줄을 표시하고 있습니다

이상적인 스트링(줄, 현)은 한 번 튕길 경우 내부적으로 스트링의 길이가 정수배로 나누어지면서 f, 2f, 3f, 4f 등과 같은 고조파 부분음들을 만들어 냅니다. => f는 기음(基音)의 진동수를 나타냄

배음(倍音)은 하나의 음을 구성하는 여러 부분음들 중, 기본음(基本音)보다 높은 정수배의 진동수를 갖는 모든 상음(上音)들을 가리키는 말입니다.

배음 즉, 고조파(高調波) 란 주기적 복합파의 각 성분 중 기본파 이외의 것이며, 기본 주파수(60 or 50 Hz)의 정수배를 갖고 있는 주파수로 노이즈(Noise)와는 구분되며 50차수 이하를 고조파라 하며 그 이상은 고주파로 분류하고 있다.

사인파가 아닌 주기적 반복 파형은 그 기본 주파수를 가지는 사인파와 사인파의 정수배(整數倍)의 주파수를 갖는 파동으로 분해되는데, 이 때 반복파형을 구성하는 기본파 이외의 파동들을 가리킨다.

♡ Harmonic (배음, 고조파)의 정의

하모닉(Harmonic)이란 우리말로는 '고조파(調波) '라고 부릅니다. 가끔 고조파와 고주파를 헷갈려 하시는 분들이 있는데 주의하셔야 합니다

고주파는 주파수가 높은 전자기파를 말하며, 고조파(高調波)는 바로 harmonic을 말하는 것입니다.

Harmonic의 정의는 원천 주파수(Fundamental Frequency)의 배수 주파수 성분을 말합니다. 예를 들어 1.2GHz의 Harmonic 주파수는 그 기본 파동 내부에서 일어나는 2.4GHz, 3.6GHz, 4.8GHz... 등 을 말합니다.

그런데 왜 이런 harmonic이란 게 발생하며, 그것이 가진 의미는 무엇일까요?

" 세상의 모든 것은 주기적이며, 배수적이다 "라는 그런 철학적 논리가 아니더라도, 우리가 접하는 RF(Radio Frequency ; 무선 주파수)는 주기적 변화의 상징 그 자체입니다.

주파수(frequency)를 가지고 있는 어떤 주기적 성분은, 그 주파수가 2배, 3배, 4배 쯤 되는 지점에서 뭔가 유사한 특성을 가지게 됩니다.

그리고 그 유사한 특성은 주파수의 배수가 높아질수록 약해집니다.



☆ 고조파(harmonics, 高調波)

사인파가 아닌 주기적 반복파형은 그 기본주파수를 가지는 사인파와 사인파의 정수배(整數倍)의 주파수를 갖는 파동으로 분해되는데,이 때 반복파형을 구성하는 기본파 이외의 파동들을 가리킨다.


주파수가 n배인 파동을 제n차 고조파라 한다.음의 경우 배음에 해당하는 것으로, 전기진동 ·전자파 등의 경우에 사용되며, 기본 진동수에 대해 그 배수(倍數)에 따라 제2 또는 제3조파(調波)라고도 한다.

진동이 사인파가 아닌 변형된 파형인 경우는 반드시 고조파를 포함하고 있는데, 악기의 음색은 고조파를 포함하는 정도에 따라 달라진다.


☆ 고주파(high frequency, 高周波)

주파수가 약 30kHz 이상인 교류 신호를 모두 가리킨다. 이에 반해 주파수가 약 30kHz 이하의 교류 신호는 저주파라고 한다. 일반적으로 저주파 신호는 전기를 전달하는 물질인 도체가 없으면 전달되지 않지만, 고주파 신호는 공중에서 전파로 전달될 수가 있다. 고주파는 다음과 같이 분류된다.

30kHz~300kHz=LF(low frequency) 장파(長波)

300kHz~3MHz=MF(medium frequency)중파(中波)

3MHz~30MHz=HF(high frequency) 단파(短波)

30MHz~300MHz=VHF(very highfrequency) 초단파(超短波)

300MHz~3GHz=UHF(ultra highfrequency) 극초단파(極超短波)

3GHz~30GHz=SHF(super highfrequency)

☆ 반복파형은 아래 그림에서 보는 바와 같이 기본 사인파에 2차, 3차, 4차 고조파가 합쳐져서 만들어지는 파형입니다

[독회바]

고주파는 높은 주파수를 의미하는 것으로서 그 기준이 애매합니다. 전기를 다루는 사람은 수 MHz만 되더라도 고주파라 하고 RF(Radio Frequency ; 무선주파수) 통신을 하는 사람은 적어도 GHz 정도는 되야 고주파라 합니다.

고조파는 영어로 harmonic이라고 하지요. RF를 이해할 때 굉장히 중요한 요소입니다. 한 주파수 성분은 기본적으로 그 주파수의 배수에 비례하는 새끼 성분을 가지고 있는데, 그러한 주파수의 배수 성분을 보통 하모닉(고조파)라고 부릅니다.

예를 들어 220Mhz에서 동작하는 무슨 소자가 있다 했을 때, 그 소자는 220Mhz말고도 440Mhz, 660Mhz, 880Mhz 등도 내포하고 있다.

한 세포 안에 또하나의 우주가 숨어 있듯이