명 칭 |
기호 |
주 파 수 |
파 장 |
미 터 에 의 한 구 분 |
주파수대번호 |
주 용 도 |
very low frequency |
VLF |
3[kHz] ~ 30[kHz] ~ 300[kHz] ~ 3[MHz] ~ 30[MHz] ~ 300[MHz ~ 3[GHz] ~ 30[GHz] ~ 300GHz] ~ 3[THz] |
100[km] ~ 10[km] ~ 1000[m] ~ 100[m] ~ 10[m] ~ 1[m] ~ 10[cm] ~ 1[cm] ~ 1[mm] ~ 0.1[mm] |
밀 리 어 미 터 파 |
4 |
장거리 대전력 통신 |
low frequency |
LF |
킬 로 미 터 파 |
5 |
장거리 고정국 사이의 통신, 선박통신, 항행 보조 | ||
medium frequency |
MF |
헥 토 미 터 파 |
6 |
방송,선박통신,항행보조,항공통신,경찰통신,항만통신 | ||
high frequency |
HF |
데 카 미 터 파 |
7 |
표준전파,중거리 또는 장거리 국내 또는 해외각종통신 | ||
very high frequency |
VHF |
미 터 파 |
8 |
텔레비전, FM 방송, 레이더, 항공보조 | ||
ultra high frequency |
UHF |
데 시 미 터 파 |
9 |
텔레비전, 다중통신, 레이더, 위성통신, 이동통신 | ||
super high frequency |
SHF |
센 티 미 터 파 |
10 | |||
extremely high frequency |
EHF |
밀 리 미 터 파 |
11 | |||
|
|
데 시 밀 리 미 터 파 |
12 |
특수통신(전파천문, 우주연구) |
구분 |
주파수 범위 |
파장의 범위 |
장파 |
100[kHz] 이하 |
3000m 이상 |
중파 |
285 ~ 526.5[kHz] |
1053 ~ 570m |
중단파 |
1606.5 ~ 4000[kHz] |
188 ~ 75m |
단파 |
4000 ~ 27500[kHz] |
75 ~ 11m |
초단파 |
30 ~ 300[MHz] |
10 ~ 1m |
극초단파 |
300[MHz] 이상 |
1m 이하 |
밴 드 |
주 파 수 범 위 |
L |
1 ~ 2[GHz] |
S |
2 ~ 4[GHz] |
C |
4 ~ 8[GHz] |
X |
8 ~ 12[GHz] |
Ku |
12 ~ 18[GHz] |
K |
18 ~ 27[GHz] |
Ka |
27 ~ 40[GHz] |
4, 변조의 필요성과 방법
1) 변조의 필요성
통신의 목적은 음성, 라디오 및 TV 방송 신호 등과 같은 정보를 한 지점에서 다른 지점으로 전송하는 것으로 TV방송이나 라디오, 장거리 전화통신, 위성통신, 이동통신, 원격 제어시스템 및 원격측정시스템 등이 그 예이다.
통신 시스템에서는 전송하려는 정보를 먼저 전기적 신호로 변환한 후 이것을 그대로 보내지 않고 높은 주파수의 정현파의 진폭, 주파수 또는 위상을 원신호로 변화시켜서 보낸다. 즉, 낮은 주파수의 신호를 보다 높은 주파수로 이동시켜 전송한다고 할수 있겠다. 이 과정을 변조 라고 한다, 이 때 정보신호를 변조파, 높은 주파수를 반송파,높은 주파수로 변조된 파를 피변조파, 변조를 수행하는 회로를 변조기 라고 한다, 수신측에서는 피변조파에서 원래의 변조파를 추출하여 재생해야 하는 데, 이 과정을 복조 또는 검파라고 하며, 이 과정을 수행하는 회로를 복조기 라고 한다.
이와 같이 정보신호를 그대로 전송하지 않고 보다 높은 주파수로 이동시켜 변조를 행하는 이유는 세가지로 말할수 있다.
- 무선 통신의 경우 안테나를 통하여 전파를 송출하고 수신해야 하는데 이 때 안테나 크기와 효과적인 안테나 복사를 위해서는 사용주파수가 높은 것이 훨씬 효과적 이기 때문이다
- 변조에 의해 신호를 높은 주파수 공간으로 이동시키면 이용할 수 있는 주 파수 공간이 넓어져 다중화 에 유리하기 때문이기도 하다. 즉, 폭주하는 통신 용량을 감당하기 위해서는 가능한 채널 용량을 크게 해야 하며, 그렇게 하기 위해서는 넓은 주파수 공간의 확보가 필요하다. 주파수 분할 다중통신 의 경우 각각 다른 신호를 서로 다른 높은 주파수로 변조시켜 보내고 수신측에서는 BPF(대역필터)로 분리하여 복조한다.
-특별한 변조방식을 이용하면 통신로에 혼입되는 잡음의 영향을 줄일 수 있다
변조는 통신시스템의 주파수 천이 뿐만 아니라 계측시스템에서 데이터의 처리와 변환에도 이용된다. 가령 S/N 비를 향상시키위 이해서 전압을 주파수로 변환한다거나, 전압-시간 변환에서의 펄스폭변조 등이 그것이다.
2) 변조 개념과 변조방식의 종류
저주파 신호인 변조신호의 세기에 따라 진폭, 주파수 또는 위상각을 변화시키는 방법을 각각 진폭변조, 주파수변조 또는 위상변조 라고 한다. 이 때 반송파가 변조파에 의해서 변조되어 생긴 파를 피변조파라고 한다.
또, 반송파 대신에 펄스를 사용하고, 이 펄스폭, 진폭, 위상, 주파수 등을 변조신호의 세기에 따라 변조하는 방식을 각각 펄스폭변조, 펄스진폭변조, 펄스위상변조, 펄스주파수변조 라고한다. 또한 변조신호를 표본화 하여 PAM 파를 만든 다음 양자화 하고, 이를 다시 부호화 하여 송신하는 펄스부호변조 방식도 있다.
디지털 변조방식에는 반송파의 파라미터를 테이터 비트에 따라 변조시키는 여러 종류가 있다. 즉, 주파수 정현파인 반송파의 진폭, 위상 및 주파수 중의 어느 것을 데이터 비트에 따랄 이산적으로 변화시키는 경우또는 진폭 및 위상을 동시에 변화시키는 것 등이 있다.
따라서 여기에 각각 대응되는 방식을 ASK. FSK, PSK, QAM 이라고 부른다. 이때 QAM은 ASK와 PSK의 합성이다.
5.무선통신기기의 기본구성
1)무선 송신기
무선통신은 신호를 전송하기 위한 매개체로서 공간을 전파하는 전자파를 사용하는데, 무선통신을 하려면 무선 송신기와 무선 수신기 가 있어야 한다. 마이크로폰에서 나오는 음성신호나 텔레비전 카메라에서 나오는 영상신호는 그대로 공간에 전자파를 방사하기가 곤란하기 때문에 무선주파대에서 선택된 반송파에 음성신호나 영상신호를 실어서 공간에 발사하면 전자파가 잘 방사된다. 즉 송신측에서는 신호를 어떠한 형태의 전자파에 실어서 공간에 방사 하고, 수신측에서는 공간을 거쳐서 전송되어 온 전자파로부터 원래의 신호를 검출해 내는 것이다.
송신기의 주요한 구성요소는 무선주파 발진부 및 무선주파 증폭부, 저주파 신호 증폭부, 변조부 및 전력 증폭부, 송신 안테나 등이다.
초단파 또는 극초단파 송신기의 경우에는 발진된 주파수가 반송파 주파수보다 낮을 때에는 발진기와 변조기 사이에 주파수 체배기를 사용하기도 하며, 각부에서 하는일은 다음과 같다고 할수 있을 것이다
-무선주파 발진부는 전자파의 기본이 되는 반송파를 발생한다.
-무선주파 증폭부는 반송파의 전압이나 전력을 크게 증폭한다.
-저주파 신호 증폭부는 음성신호와 같이 정보를 가지고 있는 신호를 변조신호 라고 하며, 이를 증폭한다.
-변조부는 반송파에 신호를 싣는 일, 즉 변조를 한다.
-전력 증폭부는 신호에 의하여 변조된 피변조파를 전력증폭한다,
-송신 안테나는 피변조파를 공간으로 전자파의 형태로 방사한다.
2)무선 수신기
무선 수신기의 원리는 송시기와는 반대로 피변조파로부터 음성신호를 검출하여 재생하는 과정으로서, 가장 많이 사용되는 라디오 수신기인 슈퍼헤테로다인 수신방식에 대하여 살펴보면 수신안테나, 무선주파 증폭부, 국부 발진부, 주파수 변환부, 중간주파 증폭부, 복조부, 저주파 증폭부 등이 있으며 , 각부에서 하는 일은 다음과 같다
- 수신 안테나는 공중을 전파하는 전파 중에서 원하는 주파수의 전파들을 선택하여 수신기에 넣어 준다.
- 동조 및 고주파 증폭부는 원하는 무선주파 신호를 선택하고 이를 증폭한다.
- 국부 발진부는 슈퍼헤테로다인형 수신기에 있어서, 중간주파 신호를 얻기 위하여 반송파와 중간주파 신호의 합에 해당하는 주파수를 발생시킨다.
- 주파수 변환부는 수신된 무선주파 신호와 국부발진 주파수를 혼합하여 중간주파 신호를 발생한다.
- 중간주파 증폭부는 중간주파 신호를 증폭한다.
- 복조부는 검파회로라고도 하면, 피변조파로부터 저주파신호를 분리하는 회로이다.
- 저주파 증폭부는 분리된 저주파 신호를 스피커와 같은 변환기를 동작시키기에 알맞은 전압과 전력으로 증폭한다.
6.무선통신의 잡음
1)잡음의 개념 및 분류
우리는 가끔 일상생활에서 무선통신의 일종인 휴대폰을 쓸 때 어떠한 지역에서 연결상태가 안좋거나 잡음이 들리는 경우를 겪어 봤을 것이다. 그 잡음의 개념은 무엇인지 알아보았다.
잡음이란 한 무선통신계의 송신측 입력단과 수신측 출력단 사이에서 독립적으로 발생하거나 또는 그 도중에서 혼입하거나 하여 발생된 원래 신호 이외의 수신측 출력을 모두 잡음이라 한다.
통신이란 본래 에너지의 변화에 의하여 이루어진다고 볼 수 있다. 이 에너지의 변화에는 어떤한 뜻을 내포하고 있으나, 이뜻이 있는 변화 외에 뜻이 없는 변화가 여기에 혼입하면 이는 통신에 장애를 줌으로써 잡음으로 인정되는 것이다. 잡음은 그 발생하는 장소에 따라 내부잡음 과 외부잡음 으로 크게 나누어진다.
일반적으로 잡음은 파형변화에 의하여 관측되며 험(hum)이나 모터보팅(motor-boating)등과 같이 주기적으로 발생하는 것을 주기성 잡음이라 하고 , 일정시간내 파형의 진폭이나 위상에 불규칙하게 변화를 주는 것을 불규칙성 잡음 또는 랜덤잡음 이라 한다. 불규칙성 잡음은 그 불규칙적인 형태에 따라 연속성잡음과 충격성잡음 으로 구별된다.
연속성 잡음은 비교적 오랜 시간에 걸쳐 파형이 연속적으로 변화하는 것을 말하고 그 주파수 스펙트럼은 조밀하고 위상이 불규칙하다. 특히 스텍트럼 분포가 일양한 것을 평탄잡음 또는 백색잡음이라 하고 잡음전력은 스펙트럼 대역폭에 비례한다. 모든 잡음중에서 백색잡음은 가장 표준적인 성질을 가지며 저항체의 열잡음 이나 진공관의 산탄잡음은 백색잡음에 속한다.
그러나 백색잡음에서도 동조회로나 필터를 통과하면 스펙트럼 분포가 변화되어 일양하지 않게 되므로 이것을 여파잡음이라고 한다. 또, 연속성 잡음의 순시전압의 값은 가우스 분포를 갖기 때문에 가우스잡음이라고도 한다.
충격성 잡음은 계속시간이 비교적 짧은 펄스 모양의 파형이 늦은 빈도로 불규칙하게 반복되기 때문에 일명 펄스성 잡음이라고 볼 수도 있다. 한편 백색잡음은 잡음 전력이 스펙트럼 대역폭에 비례하는데 비해 충격성 잡음은 펄스의 전압이나 전류 진폭이 스펙트럼 대역폭에 비례한다.
2)잡음의 발생원
그럼 잡음에 발생원에 따라서는 어떻게 구분될까? 앞에서 말했듯이 크게 통신계의 장치내에서 발생하는 내부잡음과 외부잡음이 있다고 했다.
그것을 세부적으로 발생원에 따라 들어가 보면 외부잡음의 대표적인 것이 공전잡음이고, 천문적인 잡음은 태양잡음, 우주잡음, 온도잡음 등이 있지만 극히 미약하다고 할수 있다.
한편 인공잡음으로는 각종 전기기구(고주파 이용설비, 전기기기, 송배전선, 전기철도, 자동차, 의료기)들로부터 발생되는 것으로서 일명 도시잡음 이라고도 한다.
잡음에 대해서는 이정도로 하고 담음엔 무선통신의 제약요소에 대해 알아보았다.
7,무선통신의 제약 요소
무선통신의 특징은 무한한 공간을 공통의 전송로로서 사용한다는 것이다. 따라서 어느 하나의 통신이 이루어지고 있을 때 다른 계통으로 이루어지는 통신은 방해의 요소가 될 수 있으며, 무선통시의 초대의 결점이라고 할 수 있다. 이러한 결점은 주파수차, 대역폭, 송신출력 및 변조방식 등의 적절한 적용에 의하여 극복되어지고 있다.
1) SN 비의 제약
SN 비라 함은 신호전력의 크기와 잡음전력의 비를 뜻한다. 신호의 세기는 통신이 우루어지는 거리에 반비례하여 약해지므로 원거리 통신을 하기 위해서는 송신출력을 크게 하고, 수신기의 감도를 높게 하여야 한다. 그러나 경제적인면과 전파 장애의 면에서 볼 때 송신출력은 될 수 있는 한 적게 하여야 하고 수신기의 감도를 좋게 하는 것이 요구되고 잇다.
수신기의 감도를 좋게 하는데에는 증폭단의 수를 많이 하여 증폭도를 높이는 방법을 쓰고 있다. 그러나 증폭기 자신이 잡음을 발생시키고 있으므로 증폭을 크게 하면 잡음도 커지므로 어느정도 이상의 증폭을 할 수 없게 된다. 한마디로 노래를 들을 때 스피커를 크게 틀면 스피커에서 치이이~~하는 잡음이 일어나는 현상과 비슷하다고 생각하면 될것이다.맞는지는 모르겠지만... 일반적으로 , 수신기의 최대감도는 초단 증폭기의 잡음 발생량을 입력으로 환산한 값의 2배로 하고 있다.
이렇게 우리생활에서 없어서는 안되는 무선통신을 보다 많은 곳에 응용하고 쓰이게 하기위해서 많은 연구와 많은 노력들이 필요할 것이다. 앞으로 더 많이 공부해서 더나은 세상을 만들기위해 노력할 것을 다짐하며 조사를 마친다...
출처 : http://blog.paran.com/nobleman