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아날로그 신호의 특징
- 진폭(Amplitude)
- 위상(Phase)
- 주파수(Frequency)
진폭(Amplitude)
- 신호의 높이를 나타낸다.
- 임의의 점에서의 신호가 지나는 값
- 진폭의 단위는 신호의 종류에 따라 볼트(전압), 암페어(전류), 와트(전력)로 측정한다.
위상(Phase)
- 진동이나 파동과 같이 주기적으로 반복되는 현상에 대해 어떤 시각 또는 어떤 지점에서의 변화의 상태
- 시각 0시에 대한 파형의 상대적인 위치
- 위상은 각도나 라디안(360도, 2파이라디안)으로 표현된다.
주기와 주파수(Frequency)
주기
- 신호가 한 사이클을 이루는데 걸린 시간을 의미한다.
- 주기 T = 1/f
- 주기의 단위는 초
주파수
- 초당 생성되는 사이클의 수를 의미한다. (1초당 움직이는 진동수)
- 시간에 대한 변화율로서 초당 반복되는 패턴의 회수
- 주파수 f = 1/T
- 주파수의 단위는 Hertz(Hz)
아날로그 신호의 종류
단순 아날로그 신호
- 반복적인 정현파
복합 아날로그 신호
- 여러 개의 정현파가 합쳐진 복합적인 신호
- 푸리에 분석(Fourie Analysis)을 이용해 분해 가능하다.
아날로그 신호의 구성요소는 진폭, 위상, 주기 및 주파수이다.
주파수 스펙트럼
- 신호를 구성하는 모든 정현파 신호의 조합
대역폭
- 통신 선로 상에서 운반되는 전송 주파수의 범위
- 채널의 용량(비트율)과 직접적인 관계
- 최고 주파수에서 최저 주파수를 뺀 것
대역폭의 예
- 음성신호는 300 ~ 3300Hz의 주파수 범위를 갖는 전자기 신호로 표현될 수 있다.
- 이 경우 대역폭은 3KHz(3,300 - 300) 이 된다.
- 참고로 음성대역폭은 3KH와 가드밴드(guard band)를 포함해 4KHz가 된다.
대역폭
- 주파수 대역이 넓어질수록 더 많은 채널을 얻을 수 있고, 채널이 높은 주파수 스펙트럼에서 형성될수록 신호의 전송 속도는 빨라진다.
음성대역의 주파수 스펙트럼
- 차단 주파수(cutoff frequency)의 상단과 하단의 신호 세기는 너무 낮아 쓸모가 없는 부분
- 높은 주파수 영역에서 넓은 대역폭이 얻어지므로 전송 용량이 큰 통신 시스템은 모두 높은 주파수를 사용한다.
- 음성대역은 간섭이나 왜곡이 심한 경우에도 어려움 없이 의미를 전달 할 수 있는 영역(3KHz)
- 안전한 데이터 전송을 하기 위해 음성대역의 가장자리 부분은 데이터 전송에 사용하지 않는다.(2.4KHz)
주파수 대역
| 주파수대역 구분 | 주파수 대역(단위 : Hz) |
| 가청주파수 | 20 ~ 3,000 |
| 음성 | 300 ~ 3,400 |
| HF(High Frequency) : 단파 | 3 ~ 30 M |
| VHF(Very High Frequency) : 초단파 | 30 ~ 300 M |
| UHF(Ultra High Frequency) : 극초단파 | 300 ~ 3,000 M |
| SHF(Super High Frequency) : 초고주파 | 3,000 ~ 30,000 M |
무선통신에 주로 쓰이는 대역 :
- VLF(초장파, LF(장파), MF(중파), HF(단파), VHF(초단파), UHF(극초단파), SHF(초고주파), EHF(극초고주파)
- 각 대역은 자신만의 신호 주파수 범위를 가지고 있고, 특정 대기층을 통해 이동하면서 자신의 대역에 적용된 기술에 의해 가장 호율적으로 송수신된다.
무선통신역역(8개 대역)
- 영역 : VLF(초장파, LF(장파), MF(중파), HF(단파), VHF(초단파), UHF(극초단파), SHF(초고주파), EHF(극초고주파)
| 전파종류 | 주파수영역 | 특징 |
| VLF | 3KHz ~ 30KHz | 전송 중 많은 감쇠가 일어나지는 않는다. 대기잡음(전기와 열)에 민감하다. |
| LF | 30KHz ~ 300KHz | 장애물에 의한 전파의 흡수로 낮에 감쇠현상이 더 크다. |
| MF | 300KHz ~ 3MHz | 낮에 신호의 흡수가 증가하기 때문에 흡수 문제 방지 전송 제어를 편하게 하기 위해 가시선 안테나에 의지한다. |
| HF | 3MHz ~ 30MHz | 밀도차 때문에 신호를 지상으로 반사하게 되는 전리층으로 이동 |
| VHF | 30MHz ~ 300MHz | 안테나에서 안테나로 직선상으로 직접전송한다. 안테나는 지구곡률에 영향 받지 않을 정도로 충분히 높거나 서로 가까워야 한다. |
| UHF | 300MHz ~ 3GHz | 항상 가시거리 전파를 사용해 통신한다. |
| SHF | 3GHz ~ 30GHz | 초고주파의 대부분은 가시거리 전파를 이용하고 일부는 우주공간 전파를 이용한다. |
| EHF | 30GHz ~ 300GHz | 주로 과학용으로 사용한다. |
- 전파방식 : 지표면, 대류권, 전리층, 가시선, 우주공간
| 전파방식 | 전파종류 | 특징 |
| 지표면 전파 | VLF | 가장 낮은 주파수들이 사용하는 방식으로 지표의 굴곡을 따라 퍼진다. 전파거리는 신호의 전력량에 비례한다. |
| LF | ||
| 대류권 전파 | MF | 안테나끼리 직접전파되거나, 지구표면으로 반사되어 오게끔 대류권 상층을 향해 전송한다. |
| 전리층 전파 | HF | 대류권과 전리층의 밀도차를 이용해 낮은 출력으로 원거리 전파와 무선파의 속도를 높이는 방식이다. |
| 가시거리 전파 | VHF | 무선전송이 완벽하게 한점으로 모아지지 않기 때문에 까다로운 방식이다. 지표면이나 대기에 반사된 반사파는 직접 전송된 것보다 수신 안테나에 늦게 도착해 수신된 신호를 망친다. (안테나가 방송국과 직선으로 보이는 곳에 위치해야 한다. |
| UHF | ||
| 우주공간 전파 | SHF | 대기의 굴절을 이용하지 않고 위성에 의한 중계 이용한다. |
| EHF |
초장파
장파
중파
단파
초단파
극초단파
초고주파
극초고주파
이미지 출처 : https://www.youtube.com/watch?v=korzPa0SMEE
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