무선통신기술 2. 전파의 이론

※횡파

횡파는 파의 진폭이 전파의 진행 방향과 수직인 파 형태를 가진 전자기 파나 파동을 말합니다. 이러한 파는 진폭이나 크기가 고정되어 있으며, 파의 진행 방향으로 이동하는 것이 아니라 진동 방향으로 움직입니다.

일반적으로, 횡파는 사람들이 보통 생각하는 파 형태를 가집니다. 파동이 수평적으로 진동하며, 이동 방향은 수평 방향입니다. 횡파는 주로 물결이나 줄이나 스프링과 같은 물리적 매체를 통해 전파될 수 있습니다.

또한, 빛 역시 횡파의 한 형태입니다. 빛은 전자기파로서 파장이 있으며, 빛의 진동 방향은 빛의 진행 방향에 수직입니다. 이러한 빛의 횡파는 많은 광학 및 광전자학 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다.

횡파는 파장, 주파수 및 진폭 등의 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성에 따라 파가 전파되는 매질에서의 특성이 변화합니다. 횡파는 전자기파, 음파, 빛과 같은 다양한 형태로 나타날 수 있으며, 다양한 분야에서의 응용이 가능합니다.

o 매질의 진동 방향과 직각인 방향으로 진행하는 파를 말한다. 매질의 이동 방향과 파동의 진행 방향이 서로 수직인 파(고,저파); 전자파, 광파 등

o 광파 : 빛, 고조파, 저조파 :

※종파

종파는 파의 진폭이 전파의 진행 방향과 동일한 방향으로 진동하는 파 형태를 가진 전자기 파나 파동을 말합니다. 이러한 파는 파의 진행 방향으로 이동하며, 고정된 크기의 파동이 지속적으로 진동합니다.

종파는 주로 무선 통신에서 사용되며, 주파수 변조 방식으로 정보를 전송하는 데 사용됩니다. 주파수 변조는 파의 주파수를 변화시켜 신호를 전송하는 방식으로, 이를 통해 음성, 데이터 및 영상 등의 정보를 전송할 수 있습니다.

예를 들어, FM(Frequency Modulation) 라디오에서 사용되는 신호는 종파를 기반으로 전송됩니다. FM 라디오에서는 송신기가 오디오 신호를 종파의 주파수에 변조하여 전송하고, 수신기에서는 이러한 주파수 변조를 해독하여 오디오 신호로 재생합니다.

종파는 전파의 특성에 따라 전파되는 매체에 따라 다르게 동작할 수 있습니다. 예를 들어, 빛 역시 종파의 한 형태로서 전자기파로 표현됩니다. 광섬유 통신에서는 빛을 사용하여 데이터를 전송하며, 이는 종파의 주파수 변조에 의해 이루어집니다.

종파는 무선 통신, 광통신, 라디오 방송 및 텔레비전 등 다양한 응용 분야에서 사용되며, 신호의 전송과 통신에 필수적인 역할을 합니다.

o 매질의 이동 방향과 파동의 진행방향이 서로 수평인 파(소밀파);음파 등

※평면파

평면파는 진폭이 균일하고 파장이 진행 방향에 수직한 파 형태를 가진 전파로, 공간에서 직선으로 전파됩니다. 이는 무선 통신, 광통신 및 물리학에서 널리 사용되는 중요한 개념 중 하나입니다.

평면파는 일반적으로 매우 넓은 영역에서 나타나며, 주로 직선적으로 진행합니다. 이러한 특성 때문에 평면파는 공간 전체에 걸쳐 진폭이 일정하며, 파장이 일정한 특징을 가지고 있습니다. 또한, 평면파는 일정한 주파수를 가지고 있으며, 주파수와 파장은 서로 반비례 관계에 있습니다.

무선 통신에서는 평면파가 안테나를 통해 발생하며, 공간을 통해 전파됩니다. 안테나는 전파를 방향성 있게 발산시켜 평면파의 특성을 최대한 활용할 수 있습니다. 또한, 광통신에서는 광섬유를 통해 평면파가 전파됩니다. 광섬유는 광의 반사를 이용하여 광파를 효과적으로 전달할 수 있도록 설계되어 있습니다.

평면파는 직선적으로 전파되므로, 전파의 진행 방향과 수직인 평면을 형성합니다. 이러한 평면은 전파의 진폭이 가장 크며, 전파의 강도가 가장 강한 지점입니다. 이러한 특성을 활용하여 안테나나 광섬유 등을 설계하고 최적화하는 데 사용됩니다.

따라서 평면파는 다양한 응용 분야에서 중요한 개념으로 활용되며, 통신 기술과 물리학 분야에서 광범위하게 연구되고 있습니다.

o 진행방향에는 E(전계) 및 H(자계)가 없고 직각인 방향에만 E(전계)와 H(자계)성분이 있는 경우를 평면파라고 한다.

​※편파 (Polarized Wave)성

o 전기력선이 진동하는 방향과 파동의 진행방향이 직각을 이루는 전자파에는 전기력선의 방향은 두종류가 있따. 이와 같이 전계의 방향에 대한 종별을 전자파의 편파성이라 한다.

㉠ 수직편파 : 전계가 지면에 수직인 편파

㉡ 수평편파 : 전계가 지면에 수평인 편파

㉢ 원형편파 : x측, y측 방향으로 전계의 크기가 같은 편파

㉣ 타원형 편파 : x측, y측 방향으로 전계의 크기가 다은 편파

​o 저연계에 존재하는 파동은 공기의 입자가 진동하는 음파(Sound Wave)와 같이 파동의 진행방향과 입자의 진동방향이 일치하는 종파의 연못의 파동과 같이 파동의 진행방향과 입자의 진동방향이 직각을 이루는 횡파로 분류된다.

o 특성 임피던스 (자유 공간에서의 특성 임피던스)

공간상에 존재하는 전계(E)대 자계(H)의 비는 공간상의 임피던스를 의미하는데, 이를 ZO로 나타내며 특성 임피던스(고유 임피던스, 파동 임피던스)라 한다. 자유공간의 특성임피던스(Z0)는 Z0 = 수식...377[Ω]가 된다.

​*유전율

o 전하 사이에 전기장이 작용할 대, 그 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영향을 나타내는 물리적 단위이다. 매질이 저장할 수 있는 전하량으로 볼 수도 있다.

o 그리스 문자 ε 국제단위[F/m] [패럿/미터]

o 진공의 유전율(? ) = 8.854 x 10의마이너스12승[F/m]

​*투자율

o 어떤 매질이 주어진 자기장에 대하여 얼마나 자화 하는지를 나타내는 값이다.

o 그리스문자 μ 국제단위는 [H/m] [헤리/미터]이다.

o 진공의 투자율 () = 4파이...

o 전파의 속도(v) =

​(1) 전파의 성질

o 전파는 빛의 성질과 유사하다.

*굴절 - 파동이 매질의 경계에서 속도 차이로 인해 방향을 바꾸는 현상을 말한다.

*반사 - 파동 또는 입자가 성질이 다른 두 매질의 경계면에서 진행방향을 바꾸어 본래의 매질로 되돌아오는 현상

o 전자파는 빛과 마찬가지로 종류가 다른 매질의 경계면에서 굴절하고 반사하는 성질이 있다.

o 전자파는 주파수가 낮을수록 회절 현상이 심하고 주파수가 높을수록 직진성이 강하다.

o 2가지 이상의 동일 주파수의 파동을 합성하였을 때에 동위상인 경우에는 합성되고 역위상인 경우에는 상쇄되는 간섭성이 있다.

o 도전성을 가진 매질 내에서 파장은 대단히 짧고, 곧 감쇠하고 만다.

o 람다는 C/F 주파수가 높을수록 파장이 짧다?

​(2)전파의 분류

주파수의 분류 표 참고