📲 정보통신공학 - Ch4. 전송 매체 - 3. 무선 전파

출처 : William Stallings, "Data and Computer Communications (10th Edition)," Pearson, 2014

---

4.3  📲 무선 전파

안테나로부터 방사된 신호는 세 종류의 경로를 거쳐 전송

1. 지표파 (ground wave)

2. 창공파 (sky wave)

3. 시선(Sign of sight :LOS)을 통한 전송 

---

🛰️ 지표파 전파

• 지표파의 정의 및 특성:
  • 지표파는 지표면의 등고선을 따라 지평선을 넘어 상당히 먼 거리까지 전파될 수 있는 전자기파
  • 주로 2 MHz 이내의 낮은 주파수 대역
• 전파 메커니즘:
  • 지표파는 지면의 굴곡을 따라 전파되며, 여러 요인에 의해 영향을 받음
  • 유도 전류 현상: 전자기파가 지표면의 전류를 유도하여 전자기파의 파면을 느리게 하고, 이로 인해 파면이 지표 방향으로 구부러지게 함
  • 회절: 장애물이 있을 때 전자기파가 그 주변을 우회하는 현상으로, 지표파의 전파에 영향을 줌
• 통신 적용:
  • 지표파는 주로 라디오 방송에서 사용되며, 특히 AM 라디오 방송에서 잘 알려져 있음/  이 주파수 대역에서 전자기파는 대기에 의해 분산되지 않고 상층대기권으로 침투하지 못하므로, 지표 근처를 따라 장거리 전파가 가능

---

🛰️ 창공파 전파

긴 거리에 걸쳐 신호를 효과적으로 전송할 수 있는 중요한 전파 방식

• 창공파의 정의 및 특성:
  • 창공파 전파는 지상의 안테나에서 발신된 신호가 상층대기권, 특히 전리층의 이온층에서 반사되어 다시 지상으로 전송되는 전파 방식
  • 전리층은 마치 고체의 반사면처럼 파장을 반사하는 것처럼 보이지만, 실제로는 굴절에 의한 현상
• 사용 분야:
  • 창공파 전파는 주로 아마추어 무선, 시민대역폭 무선 (CB 라디오), 그리고 국제 방송 등에서 사용
  • 이러한 전파 방식은 전세계적으로 멀리 떨어진 장소로 신호를 전송할 수 있게 해줌
• 전송 메커니즘:
  • 창공파 신호는 전리층과 지표면 사이를 여러 번 반사되면서 왔다 갔다 하며 전송
  • 이러한 전파의 반복적인 반사와 굴절을 통해 수천 킬로미터 떨어진 장소에서도 신호를 검출할 수 있음

---

🛰️ 시야 전파

주파수 대역 및 특징

• 30GHz 이상의 주파수 대역에서는 지표파나 창공파 전파 방법을 사용할 수 없으며, 통신을 위해서는 반드시 가시선을 유지해야 함
• 위성 통신에서 30GHz 이상의 주파수 대역을 사용한 신호는 전리층에서 반사되지 않으므로 인공위성과 지상국 사이에 전송이 가능

가시선과 유효 가시선:

• 통신을 위해 안테나는 반드시 상대방의 유효 가시선 내에 있어야 함
• 유효 가시선 :  마이크로파가 대기에 의해 굴곡되거나 굴절될 수 있기 때문에 사용되는 용어
• 신호의 굴곡 정도나 방향은 상황에 따라 달라지지만, 일반적으로 마이크로파는 지표면을 따라 굴절되므로 실제 광학적 가시거리보다 더 멀리 전파될 수 있움

 

• 굴절
  • 굴절은 전자기파의 전파 속도가 통과하는 매질의 밀도에 따라 변화하여 발생
  • 전자기파가 다른 밀도를 가진 매질로 전파될 때, 전자기파의 속도가 변하면서 굴절이 발생하고 방향이 바뀜
  • 대기의 굴절률은 고도가 높아짐에 따라 낮아지므로, 전파는 지표 근처에서 더 느리게 전파되며 결과적으로 지표면 쪽으로 약간 굽어짐

• 광학적 및 전파적 가시선
  • 광학적 가시선은 광파의 직진 경로선을 의미하며, 전파적 가시선 또는 유효 가시선은 지구의 곡률에 의해 굽어지는 전파의 전달 경로를 나타냄
  • 중간에 장애물이 없을 경우, 광파적 가시선은 거리와 안테나의 높이를 고려하여 계산됩니다. 유효 가시거리는 신호의 굴절로 인해 조금 더 멀리 전파될 수 있음

---

찍찍슨