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안녕하세요, 다산에듀 전병칠원장입니다.
주파수에 대해서 간단하게 알아보는 시간을 갖겠습니다.
여러분의 삶에 조금이라도 도움이 되길 바랍니다.
전병칠 드림.
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대한민국 주파수 분배표
표 중 제4란 및 제5란은 대한민국 방송통신위원회의 주파수정책에 따른 주파수 … 우주통신업무 또는 전파천문업무에 분배한 주파수대역의 주파수는 당해 무선국의 …
Source: law.go.kr
Date Published: 10/22/2021
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Ka 밴드 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
Ka 밴드는 26.5-40GHz의 주파수 대역을 말한다. Ka 밴드는 K 밴드의 일부이다. “Kurz-above”를 의미한다(Kurz는 독일어로 ‘짧은’의 의미). 200 Mhz의 대역폭을 가진다.
Source: ko.wikipedia.org
Date Published: 9/26/2021
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- Author: 전병칠
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- Date Published: 2020. 4. 27.
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주파수 밴드 (Frequency Band, 주파수 대역)
1.주파수밴드의 정의
전파(radio wave)란 3,000GHz이하의 주파수를 가진 전자파를 말한다. 주파수밴드란 통신에 사용되는
이 전파(電波)를 분류함에 있어서 그 특성이나 용도가 동일한 일정범위의 주파수를 그룹별로 나누어서
지칭하는것을 말한다. 파장을 기준으로 하여 장파, 중파, 단파, 초단파(VHF), 극초단파(UHF)등으로
나누기도하고 위성통신에도 많이 사용되는 SHF 밴드 이상의 주파수를 L밴드,C밴드 ,Ku밴드등으로
분류하기도한다. 또한 필요에 따라서는 좀더 세분하기도 하며 기타 여러가지의 분류방식이 있다.
이러한 주파수밴드의 분류방법은 크게보아 ①국제기구인 ITU 에 의한 분류와 ②관용적인 분류가 존재한다.
2.국제전기통신연합(ITU)에 의한 분류(ITU radio band)
국제기구인 ITU에서는 53년 런던에서 개최된 CCIR(국제무선통신자문위원회)에서 전파의 분류,호칭 등을 아래
<표>와 같이 확정하였다. 전파의 물리적인 성질은 주파수가 높아짐에 따라 큰 변화를 가지게 되기 때문에 편의상
30 kHz를 기점으로 하고 주파수 10배마다 구분하여, 그 사이의 주파수 범위를 특정 주파수대로 하여 각각 명칭을
붙이는 방식을 취하였다. CCIR은 ITU 의 상설기관이였으나 1992년 조직이 폐지되고 그업무는 ITU-R로 이관되었다.
3~30kHz의 초장파(VLF)로부터 300~3,000GHz의 데시밀리미터파(THF)까지 12개의 주파수대로 구분되어 있는데
아래표는 주요한 주파수 밴드만 정리하여 보았다.
3.관용적인 분류( C밴드,Ku밴드 등…)
관용(慣用)적인 분류란 말 그대로 사용자들이 필요에 의해 또는 용도나 편리성등에 따라 주파수밴드를 분류한것을
말한다. 국제기구에 의해 분류에 따르는 표준을 정하여 나눈것이 아니기에 각 나라나 기관별로 명칭이나
주파수범위가 서로 다르다. 따라서 혼돈을 불러 일으키기 쉽다. 국제기구에 의해 통일된 방식으로 분류한것은 전론한
ITU Radio Band 밖에 존재하지 않는다.
관용적 분류에는 그 종류가 많이 있으나 위성방송에서 사용되는 SHF 이상의 주파수를 C, Ku, Ka밴드등으로
분류하는 표준주파수밴드(Standard Radio Band)에 대하여 알아보겠다. 최초에 이런 방식으로 주파수밴드를
분류하여 사용한것은 2차대전중(1939~45) 레이더 개발에 참여하였던 독일과학자들에 의해서이다. 보안상의
목적으로 분류되어 사용되기 시작하였으나 종전이후에도 그 편리성과 필요성으로 인하여 주파수 대역을 지칭하는
명칭으로 계속 사용되어지며 일반화되었다. 처음에는 P, L, S, X, K밴드 5가지만이 있었으나 P밴드는 UHF로 바뀌고
K밴드는 Ku,K,Ka밴드로 분류되었으며 그 밖에 몇몇 밴드가 추가되기도 하였다. 이 방식 역시 국제적으로 통일된
기준이 없는 관계로 각나라별로 주파수 범위가 다르기 때문에 다소 혼란스러운점이 존재한다. 아래의 밴드분류표는
영국과 미국에서 정립하여 사용하고 있는 주파수밴드표이다.
상기 도표에서 보는 바와 같이 Ku밴드의 주파수범위가 다르다. 또한 나라별로 각밴드의 주파수범위가 다른경우도 있다.
이는 국제적협의 없이 개별적으로 필요에 따라 분류하였기에 그러한것이다. 따라서 Ku밴드는 10~18GHz, C밴드는
3~8GHz로 보면 무난할것으로 보인다. 또한 위성방송 매니아에게는 실질적으로 다운링크(downlink) 주파수가
중요하므로 Ku밴드는 10~13GHz, C밴드는 3~5GHz 정도로 정리하여 기억해도 무방할것으로 사료된다.
그 밖에도 전자전(ECM) 관련하여 군이나 연구자들이 이전과 다른 A부터 M 까지의 별도의 밴드명을 붙여
사용하고 있으며 방송,통신분야등에서 여러 분류방식들이 존재한다.
4.전파의 관리
같은 시간에 같은 지역에서 같은 주파수대역을 서로 사용하게 되면 결과적으로 같은 통로를 공유하는 꼴이 되어 상호간섭과
혼선이 발생하게 된다. 또한 주파수 대역이 한정되어 있기 때문에 어떻게 하면 주파수를 효율적으로 사용할 수 있을
것인가의 문제가 무선통신에서 가장 큰 관건이 되어 왔다. 그래서 전파의 이용방법은 국제전기통신조약을 근거로한
협정에 정해져 있으며, 국내에서는 전파법이나 그 시행령 및 시행규칙에 입각하여 중앙전파관리소 가 주파수대 및 할당 폭,
전파 형식, 최대 송신 전력, 용도 등 주파수 할당 업무를 관장하고 있다. 주파수를 할당하는 데에는 그 주파수대의 전파
이용목적에 적합하고 효율적이며, 다른 전파로부터 방해(혼선)를 받지 않고 또 다른 전파에 방해를 주지 않기 위하여
전파의 성질을 엄밀히 확인한 후에 할당하고 있다.
——————————————————————————————
<중앙전파관리소>
대통령 지속기관인 방송통신 위원회의 산하기관이다. 중앙전파관리소는 본래 정보통신부 소속기관이였으나
2008년 정부조직이 개편되여 정통부가 폐지되고 방송통신위원회가 설립되어 소속기관이 변경되었다.
<전파법>
전파의 효율적인 이용 및 관리에 관한 사항을 규정하기 위해 제정한 법률이다. 1992년 7월1일 전파관리법이 전파법(電波法)으로
개정되었다. 한정된 전파자원을 효율적으로 이용하기 위하여 각종 전파이용제도를 개선하여 전파이용에 관한 국민의 편익을
증진하고, 무선국의 개설을 허가받은 자로부터 전파사용료를 징수하여 부족한 전파관리 경비에 충당하는 한편, 전파에 관한
각종 기술을 개발하여 전파의 이용을 촉진하는 등 현행 제도의 운영상 나타난 일부 미비점을 개선·보완하기 위한 목적에서 개정됐다
무선 주파수 대역표 Frequency-Range and Band
무선 주파수 대역표 Frequency-Range and Band
주파수 분류
국제전기통신연합ITU 에서는 아래와 같이 ITU radio band라는 국제적인 주파수 대역을 분류하고 있다.
주파수와 진폭
국제기구 ITU에서 1953년 런던에서 개최된 국제무선통신자문위원회 CCIR 에서 전파의 분류 및 호칭 등을 표와같이 의결확정했다.
전파는 공간에 전번될 때 물리적으로 그 성질이 진동 주파수가 높아짐에 따라 크게 달라지는데 무선주파수는 편의상 가장낮은 기점을 30Khz로부터 정의 하고 있다.
국제적인 주관은 ITU의 상설기관인 CCIR에서 이루어 젔지만 1992년 조직을 폐지하고 업무전밤을 ITU-R로 이관해서 처리하고 있다.
무선주파수 가장낮은 초장파 VLF인 3~30kHz 로부터 300~3,000GHz의 데시밀리미터파 즉 THF까지 12개 주파수대로 분류해서 구분하고 있다.
VLF
초장파 LF
장파 MF
중파 HF
단파 VHF
초단파 UHF
극초단파 SHF
센티미터파 EHF
밀리(미터)파 THF
서브밀리(미터)파 1kHz ~ ~30kHz ~300kHz ~3MHz ~30MHz ~300MHz ~3GHz ~30GHz ~300GHz
주파수대역을 사용하면서 관용적으로 분류하여 정착된 주파수 밴드도 있다.
국제기구에 의한 공식적인 분류는 아니지만 대부분 관념적으로 인정하며 기정사실로 이용되고 대역 분류는 아래와 같다.
국제적으로 통용되기는 하지만 일찍이 이부분 선진국들이나 단체에서 정한 대역의 정밀한 주파수는 약간씩 다를 수 도 있다.
주파수 이용에 대한 기술이 발달한 현대에 들어 오면서 센티메터(Cm) 파인 기가헬즈(Ghz)대역을 주로이용하는 고정밀통신이나 대량데이터의 이송을 위한 기술이 발달하면서 주로 이용하며 우주통신이나 군사무기 레이더등에서 거의 빛과같이 직진성이 좋은 대역을 중심으로 밴드용어가 주로 사용된다.
L밴드라고 해서 Long Wave의 긴 파장으로 말하지만 사실 기가헬즈대역중에서 긴 파장일 따름이지 무선주파수 전체를 본다면 대단히 짧은 파장이라는 것을 알 수 있다
아래는 통용되고 있는 밴드로 분류하는 주파수 대역표입니다.
무선 주파수 대역표 Frequency-Range and Band
미국의 해상기반 X밴드 레이더
위키백과, 우리 모두의 백과사전
Ka 밴드는 26.5-40GHz의 주파수 대역을 말한다.[1]
Ka 밴드는 K 밴드의 일부이다. “Kurz-above”를 의미한다(Kurz는 독일어로 ‘짧은’의 의미). 200 Mhz의 대역폭을 가진다.
비구름에 전파가 간섭을 잘 받는다. 따라서, 상업용 통신위성 주파수로는 사용되지 않고, 군용으로만 사용되었다. 그러나 최근에는 상업용의 사용이 늘어나고 있다.
다른 주파수 밴드 [ 편집 ]
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각주 [ 편집 ]
주파수 밴드 정의 및 특성
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blog.naver.com/winjch/50038471452
물의 공진주파수 : 2.45GHz
수증기의 공진주파수 : 22.2GHz
산소의 공진주파수 : 60GHz
* 주파수 대역표.
전자기적 에너지(Electro-magnetic energy)를 물체에 반사시켜 돌아오게만 하면 뭐든 레이다로 이용할 수 있으므로, 모든 주파수의 전파를 레이다에 적용시킬 수 있습니다. 기본적으로 주파수 제한 같은 건 없다는 얘기지요. 레이다의 목적과 성격, 여러 가지 고려사항에 따라 적절한 주파수를 선택해서 쓰면 그만입니다.
그리고 다 아는 바 대로 주파수 범위를 일정하게 나누어 놓은 것을 밴드(Band, 주파수 대역)이라고 합니다.
(1) HF (3-30 MHz)
(2) VHF (30-300 MHz)
(3) UHF (300-1,000 MHz = 0.3-1 GHz)
(4) L Band (1.0-2.0 GHz)
(5) S Band (2.0-4.0 GHz)
(6) C Band (4.0-8.0 GHz)
(7) X Band (8.0-12.5 GHz)
(8) Ku, K, Ka Band (12.5-40 GHz)
(9) Milimeter Wave lengths (40 GHz 이상, 40-300 GHz)
(10) Laser Frequencies (100 THz 이상)
여러분도 잘아는 C, X 같은 밴드명을 Frequency Band Letter Deginations 라고 합니다. 재미있는 건 이 밴드명이 사용자 편의에 따라 여러 기준이 존재하는 관계로 햇갈리기 아주 쉽다는 거지요. 원래 2차대전 때 비밀유지를 이유로 붙여진 오리지널 글자들은 5 개 뿐이었습니다. P, L, S, X, K.
P 밴드가 UHF 로 바뀌고, 또 여러 글자가 추가되면서 오늘날 쓰고 있는 분류가 확립되었는데, 이것을 보통 표준 밴드 명(Standard Radio frequency band letter) 또는 old band letter 라고 합니다. 위에 분류해 놓은 것이 바로 이것입니다.
1970년대 들어서 전자전 장비가 급속도로 개발되면서 전자전 장비를 개발하는 엔지니어들과 또 군에서 전자전을 수행하는 ECM 오퍼레이터들 사이에서 이전과 다른 A부터 M 까지의 별도의 밴드명을 붙어 사용하기 시작했는데, 이게 급속히 퍼지면서 새 밴드명(new band letter)라고 부르게 되었습니다. 이것 때문에 햇갈리기 쉽지요.
예컨대 전투기 레이다에 주로 사용되는 ECM 밴드명 기준의 I, J 밴드의 경우 전통적 밴드명 기준의 X, Ku 밴드하고 같은 주파수 대 입니다. 문자가 다르다고 다른 주파수 대역이 아니지요. 따라서 레이다 밴드 레터를 확인한 후에는 그것이 전통적 밴드명인지 아니면 ECM 밴드명인지 반드시 확인을 해야 혼동을 피할 수 있습니다. 아래 관련 그림을 참고하기 바랍니다.
(1) – (8) 까지를 일반적으로 Micro Wave 라고 합니다. 밀리미터파와 비교해서 좀 더 쉽게 얘기하자면 Centimeter Wavelengths 라고 해야겠지요?
파장이 긴 전파들(낮은 주파수 대역)이 에너지 손실이 적게 더 멀리까지 날아갑니다. 주파수가 낮을수록 장거리(long range) 탐지에 유리하다는 뜻이지요. 반면 이러한 긴 파장의 전파들은 빔을 형성시킬 때 좁게 만들어내기가 어렵습니다. 대형의 안테나가 필요하지요. 대형의 안테나를 받쳐 주려면 출력도 커야하고, 시스템 전체가 커질 수 밖에 없습니다.
따라서 작은 안테나 크기의 레이다라면 좁은 빔폭을 뽑아서 만족할 만한 각해상도를 유지하기 위해서 필연적으로 짧은 파장의 전파(높은 주파수 대역)을 선택하게 됩니다. (표준 밴드 레터를 기준으로) 주파수 대역별로, 구체적으로 살펴보도록 하지요.
1) HF
– 2차 대전 때 괴링의 독일 공군을 감시하던 영국 레이다(체인 홈 레이다)가 사용한 주파수지요. 사진을 본 사람들은 알겠지만 안테나가 꼭 초대형 송전탑하고 비슷합니다. 엄청난 크기지요. 그걸 여러 개 세워서 사용했지요. 파장이 워낙 길다보니 빔폭을 좁히려면 초대형 안테나가 빌요한 것이 단점입니다. 또 이 주파수대의 자연발생적인 외부 노이즈(잡신호)가 많다는 거도 단점이고. 아울러 가장 낮은 주파수와 가장 높은 주파수의 차이, 곧 밴드 폭 (17MHz)이 너무 좁아 주파수 선택에 제한이 있지요.
그러나 장거리 탐지엔 좋고 특히 지구 전리층 반사에 의한 초장거리 탐지가 가능하다는 장점도 있습니다.
오늘날엔 초 수평선 레이다 (Over the Horizon=OTH Radar)에 이 주파수가 이용됩니다.
2) VHF
– 1930년대에 개발된 초창기 레이다들의 대부분이 사용한 주파수지요. 이 대역 역시 밴드폭이 좁고, 사용하는 레이다가 많아 혼잡하고, 잡신호가 많다는 단점이 있었지만, 중장거리 용으로 비교적 싼 가격으로 제작할 수 있다는 장점이 있어 2차대전 한때 애용되던 주파수입니다.
3) UHF
– VHF 에 비해서, 안테나도 줄일 수 있고 빔폭도 좁게 가져갈 수 있고, 자연적인 외부 잡신호도 훨씬 적다는 장점이 있습니다. 장거리 탐지에 좋은데 우주잡신호도 많이 줄어들고 대기권 잡신호도 별로 없어, 특히 대기권 밖의 물체, 인공위성이나 대륙간 탄도탄 탐지에 적격이지요.
또 하드웨어상으로 값싸고 제작이 용이한 Solid-State Transmitter 가 높은 출력의 UHF 파를 발생시킬 수 있어, 운용유지가 편하고 밴드폭도 넓다는 장점이 이 있지요. 오늘날 장거리 조기 경보 레이다가 사용하는 주파수 대역입니다.
사용 예 – E-2C Hawkeye 기의 APS-145 레이다.
4) L Band
– 비교적 낮은 주파수에다 높은 출력과 좁은 빔폭을 유지할 수 있어 지상, 해상 운용 장거리 공중 감시 레이다에 적격이지요. 공항의 Air Traffic Control 레이다로도 쓰입니다. 또 항로 감시 레이다(ARSR=Air Route Surveillance Radar)에도 사용되지요. 군용 장거리 3차원 레이다에도 (S 밴드와 함께) L 밴드가 쓰입니다.
사용 예 – 함정용 Smart-L 레이다(D밴드/ECM 밴드), AN/SPS-49(V)5,
5) S Band
– 이 주파수대는 특히 자연에서 비가 잘 반사하여 비가 내릴 때 급격하게 Echo 가 증가하지요. 이를 이용하여 장거리 기상 레이다(Weather Radar:특히 강우 확율 정밀 분석용) 로 이용합니다. weather clutter(비, 물분자의 난반사)를 제거하면 중거리(medium range) 공중 감시에 적합한 레이다가 되지요. 공항내부의 항공기 움직임을 감시하는 ASR(Airport Surveillance Radar)로도 사용되지요.
L 밴드에 비해서 보다 빔폭을 좁힐 수가 있는 관계로 높은 방향정확성(Angular Accuracy)과 해상도를 얻을 수 있어, 군사용 3차원 레이다나 고도탐지 레이다의 주파수로 많이 이용됩니다. AWACS 항공기의 장거리 공중 감시 펄스 도플러 레이다에도 S 밴드가 사용되지요. 아울러 지상 및 해상의 Phased Array 레이다들도 이 주파수대를 많이 사용합니다.
사용 예 – E-3, E-767. AWACS 기의 APY-2 레이다. 이지스 시스템의 AN/SPY-1D 레이다(E,F밴드/ECM 밴드)
6) C Band
– 일반적인 장거리 탐지용으로 쓰기엔 주파수가 좀 높아서, 특정한 목적, 주로 장거리 정밀 추적이 필요한 목표물(미사일 등)의 추적 용도로 사용되지요. 미사일 시스템과 연동된 Phased Array 레이다나 중거리 기상 레이다 등으로 이용됩니다.
사용 예 – 패트리어트 미사일 시스템의 탐지추적 레이다, 함상용 MW-08 레이다(G밴드/ECM 밴드),
7) X Band
– 전투기의 기수, 소형 선박 등에 탑재할 정도의 크기로 만들어서도, 만족할 만한 각해상도를 얻을 수 있어 전투기 화기관제(weapon control) 레이다나, 선박의 항법(navigation), 운항(piloting) 레이다에 주로 사용되는 주파수입니다. 대형 대함 미사일의 시커 등으로도 사용되지요.
사용 예 – 각종 전투기의 레이다. 골키퍼 시스템의 사통 레이다(I밴드/ECM 밴드), 일루미네이터 SIRT-180, 240(I밴드/ECM 밴드).
8) Ku, K, Ka Band
– 최초 이름인 K 밴드는 2차 대전중 센터 주파수 2.4 GHz, (센터 파장 1.25 센티) 로 처음 사용된 주파수입니다. 허나 안개나 수증기의 공진(resonance) 주파수 22.2 GHz 와 비슷해 실제 운용에 큰 문제점이 발생했지요. 당연히 대기권 중에서 물 분자에 의한 에너지 흡수율이 높아 탐지율이 감소합니다. 특히 안개 발생시 탐지거리, 탐지율이 급격히 감소하여 K 밴드는 사용되지 않습니다.
그래서 K 밴드를 센터로 하여 셋으로 나누어졌지요. 물 분자의 공진 주파수인 22.2 GHz 를 피해서 양쪽으로 밴드를 세분화하게 되었는데, 낮은 쪽이 Ku 밴드, 높은 쪽이 Ka 밴드가 되었지요. u 는 under 의 약자이고 a 는 above 의 약자입니다.
넓은 주파수대역과 X Band 보다도 더 작은 크기로 레이다를 만들어도 얇은 빔폭으로 빔을 만들 수 있어 장점이 있는 반면 고출력을 내기가 어렵다는 단점도 있지요. 단거리 용으로 높은 해상도를 얻고자 할 경우 제한적으로 사용됩니다.
Ku 밴드 영역의의 낮은 부분은 X 밴드이 연장으로 전투기 레이다로 이용되기도 하고, (우리 육군의 천마 시스템처럼 지상 클러터 처리에 용이하여 소형 차량에서 저고도 탐지용으로 운용하기도 하지요). 역시 지상 클러터 제거에 용이하여 공항 지상 감시 레이다(ASDE=Airport Surface Detection Equipment)로도 사용됩니다.
마찬가지 이유로 항공기 탑재 레이다의 High Resolution Ground Mapping 에도 이용되며 인공위성의 고도측정 목적으로도 이 주파수가 사용됩니다. 주파수 대역이 높은 Ka 밴드는 초고해상도 매핑(Very High Resolution Mapping) 에 이용되기도 합니다.
사용 예 – Ku 밴드. 크로탈 나발, 천마 시스템의 탐지 레이더(J밴드/ECM 밴드)
9) Milimeter Wavelengths (밀리미터 파장)
– 엄밀히 파장의 길이만을 따지자면 35 GHz, Ka 밴드에서 파장 8.5 밀리미터로, 밀리미터 영역으로 떨어지지만, Ka 밴드가 Micor Wave 파의 기술을 많이 사용하기 때문에 40 GHz 이상부터 밀리미터파로 구분합니다.
밀리미터파 중에서 낮은 영역대는 대기 중의 산소 분자의 공진 주파수인 60 GHz를 피해서, 잘 사용되지 않고, 밀리미터파의 대표적인 주파수는 94 GHz(3 미리 파장) 영역이 사용됩니다. “밀리미터파 하면 94 GHz” 이렇게 생각해도 무방합니다. (밀리미터파의 낮은 주파수대 영역을 V Band(40-75 GHz), W Band(75-110 GHz)로 나누기도 합니다만 실제로는 별로 의미가 없습니다).
밀리미터파는 종전에는 생각도 못하던 아주 작은 시스템으로 레이다를 만들 수 있는 길을 열어주었지요. 아주 작은 안테나로도 빔을 가늘게 뽑을 수 있어 (작은 크기에도) 놀랄만한 방향 정확성을 보장합니다. 물론 탐지거리가 아주 짧고 전파방해에 약하다는 단점은 있지만. 헬리콥터, 차량 탑재 레이다와 일부 소형 유도 미사일의 시커로도 이용됩니다.
대표적인 것으로 여러분이 잘 아는 아파치 헬기의 롱보우 레이다가 있고, 미제 토우와 러시아제 일부 대전차 미사일의 유도용 레이다로도 이용되고, 러시아의 걸작 시스템인 아레나 기갑차량 능동방어 시스템에도 사용되고 있지요
패트리어트 팩 3의 에린트 미사일과 중거리 공대공 미사일의 대명사, 암람 미사일의 액티브 시커에도 이 밀리미터파 레이다가 이용됩니다.
(암람미사일의 레이다 안테나는 직경 3.8 인치에 불과하지만 이 작은 안테나로도 X 밴드 10 GHz, 3센티 파장의 36 inch 안테나와 같은 angular resolution을 얻을 수 있지요. 실제로 암람 미사일의 각해상도는 F-15 계열의 APG-63 레이다와 동일한 수준을 갖습니다).
10) Laser Frequencies
– 전파를 이용한 레이다처럼 광범위한 신호처리용으로는 부적합 하지만, 거리가 증가해도 빔폭이 일정한 레이저의 장점에 의해 정밀 거리측정(precision ranging)용으로 널리 사용됩니다. 잘 아는 대로 전차의 사통장치에 널리 쓰이지요. 민간용으로는 구름 높이 측정, 우주에서 ozone 측정이나 대기권 온도 등을 측정할 경우에도 이용되지요.
아폴로 우주선이 달에 설치한 반사판에 쏴서 지구와 달 거리를 놀랄 만큼 정확하게 측정하기도 하지요. 이 결과에 의하면 1년에 1.5인치 씩 달이 지구에서 멀어진다고 하지요. (수십억년 후에는 지구가 달을 영영 잃어버린다고 하는군요.)
* 레이다 운용주파수(Operating Frequency) 선택 시 고려해야 하는 요소들.
위에서 언급한 내용과 겹치는 부분도 있지만 다시 한 번 정리해보지요. 레이다 시스템을 운용할 때 어떤 주파수가 최적인가에 대해서 다음과 같은 부분을 고려해야 합니다.
(1) 크기(Size)와 송신 출력(Transmitted Power) – 당연히 레이다를 설치하는 곳에는 공간적인 제약이 있습니다. 크기에는 무게가 포함된 개념이지요. 지상 운용 레이다는 크게 만들어도 별 상관이 없지만, 함정이나 전투기에 설치할 레이다는 그 크기에 제약을 받을 수 밖에 없습니다. 앞서 말한 대로 낮은 주파수 대역(긴 파장의 전파)은 장거리 탐지에 장점이 있지요. 긴 파장의 전파가 에너지 손실이 적게 보다 멀리 나갑니다. 반면 이러한 긴 파장의 전파는 빔폭을 좁히기가 어렵지요. 만족할 만한 각해상도를 얻기 위해서는 빔폭을 2-3 도 정도로 좁혀야 하는데, 대형 안테나가 필요합니다. 시스템 전체가 커지지 않을 수 없다는 뜻이지요. 단순하게 말하자면, 대형 레이다는 낮은 주파수 대역(장파장)을, 소형으로 갈수록 높은 주파수 대역(단파장)을 쓴다고 보면 별 무리가 없습니다.
크기 외에도 송신 출력 역시 레이다의 주파수를 결정하는 중요 요인이지요. 출력 자체는 크기에 비례하기 때문에, 소형 레이다는 작은 크기의 안테나와 낮은 출력만으로도 좁은 빔을 만들어서 만족할 만한 각 해상도(angular resolution)를 얻기 위해서 부득이 주파수대를 높게 설정하게 됩니다. 대형 레이다는 몇 메가와트의 강한 출력을 갖출 수 있지만, 밀리미터파 레이다들은 겨우 수백 와트의 출력 밖에 낼 수 없습니다. 결국 크기, 무게, 송신출력, 가격은 하나의 함수로 볼 수가 있다는 뜻입니다.
(2) 주위의 잡신호(Ambient Noise) – 노이즈를 잡신호라고 하지요. 돌비시스템을 생각해봅시다. 원음에 가까운 음을 들려준다는 돌비 시스템도 간단한 원리, 곧 원래 소리의 신호와 잡신호의 비율(sound 대 noise 비)을 크게 해서, 잡음 비율을 줄여서 원음을 살려주는 원리입니다. 똑 같지요. 레이다의 경우도 목표물에 반사한 echo 가 noise 보다 커야 신호처리를 할 수 있습니다. 그래서 잡신호를 줄이기 위해 여러 가지 방법이 동원되지요.
잡신호는 외부잡신호(자연적, 인공적)와 내부 잡신호(회로 내부를 흐르면서 발생하는)로 나뉘지요. 다른 레이다나 전파기기에서 나오는 인공적 외부 잡신호는 어쩔 수가 없고, 내부 잡신호는 회로 설계할 때 고려해야할 사안이지요. 결국 외부잡신호 문제가 남게 되는데, 자연적인 외부잡신호는 우주(galactic)에서 오는 것과 대기권에서 생긴 것으로 나눌 수 있습니다.
우주에서 오는 건 거리가 멀다보니 파장이 긴 전파(낮은 주파수대)만 잡히지요. 우주 잡신호는 태양풍과 밀접한 연관을 갖습니다. 파장이 높아질수록 급격히 줄어들어 보통 3센티 파장(10 GHz) 까지만 검출됩니다.
위 그림에 나타난 대로 대기권 자연적 잡신호는 HF와 VHF 밴드 (0.3 GHz)에선 별로 검출되지 않다가 그 이후는 거의 일정한 값을 보입니다. 이 후 12.5 – 40 GHz (K 밴드) 대에 좀 높아졌다가 다시 일정한 값을 보이지요. 0.3 – 10 GHz 대가 노이즈가 가장 작다는 걸 보여주지요.
이 외부노이즈 또한 장거리 레이다의 파장을 선택할 때 중요한 요소가 되지요. HF 와 VHF 는 특별한 용도가 아닌 이상 피하게 됩니다.
(3) 대기권 감소(Atmospheric Attenuation) – Attenuation 은 어떤 능력의 “감소, 저하” 란 뜻입니다. Atmospheric Attenuation은 공기 중에서 전파의 특정 주파수대가 물, 수증기(water vapor) 또는 산소 분자의 공진(resonance) 주파수와 일치하여 흡수(absorption) 또는 산란(scattering)을 일으키는 현상을 말하지요.
공기밀도가 높을수록, 습도가 높을수록 이런 현상을 심하게 나타납니다. 공기밀도가 희박해지는 고고도에서는 보다 영향이 적지요.
a. 흡수(Absorption) – 글자 그대로 전파 에너지가 대기 중에서 흡수되어 버리는 현상이지요. 뻗어나가야 할 전파에너지가 흡수되어 약해져서 레이다로서 역할을 제대로 수행할 수가 없게 됩니다. 0.1 GHz 이하의 경우 무시해도 좋을 정도지만 그 이상으로 올라가면 주파수대역이 높아질수록 이러한 현상이 서서히 증가하게 되지요. 특히 수증기(물) 분자의 공진 주파수인 22.2 GHz 와 산소 분자의 공진 주파수인 60 GHz 대 주변에서는 급격하게 증가하여 많은 문제점을 야기하게 됩니다.
b. 산란(Scattering) – 대기 중의 기상 현상에 의해 전파가 산란되는 현상이지요. 전파의 파장(wavelength) 과 관계가 깊습니다. 공기 중의 빗방울, 눈송이, 구름에 의해서 일어나게 되는데, 반사의 정도는 그 물체의 크기가 클수록, 절연도(dielectric constsnt)가 높을수록 더 많이 일어납니다.
앞에서 잠깐 언급한 대로, 빗방울은 10 cm 파장(3 GHz – S 밴드 영역)를 아주 잘 반사하는데, 이걸 이용해서 정밀 강우 분석용 레이다로 이용합니다. 비가 오는 곳의 구름을 스캔해서, 앞으로 얼마의 비가 얼마의 확률로 올 것 같다고 예보를 하는 거지요. 연기(smoke)나 먼지(dust)도 대기 중에 있지만, 워낙 작고 절연도도 낮아서 무시해도 좋은 수준이지요. 일반 군용 레이다에선 이러한 대기의 자연적 스케터링을 weather clutter 라고 합니다.
(4) 지상, 해상, 공중 등 운용 공간에 따른 고려점.
우주감시 및 조기경보 레이다로 이용되는, UHF, VHF 대는 주변 잡신호도 가장 적고 Atmospheric Attenuation 도 없어 이론상 유리하지만, 실제로는 TV 화면 송신, 무선통신기에 사용되어 혼잡이 심한 주파수 대역이지요. 따라서 레이다 설치한 곳의 지역적 전파 특성을 고려하여 보다 세분화된 넓은 주파수대를 운용하면서 필요에 따라 특정 주파수를 바꾸어 가면서 운용해야 합니다.
선박 탑재 레이다의 경우, 비행기보다는 덜하지만, 공간의 제약이 있고, 기상변화가 심하고 해면 난반사나 높은 습도 등도 고려 요인이지요. 함대방공이나 개함방공이 목적이므로 초장거리 탐지는 불필요하고 특히 저공비행 하는 목표를 효과적으로 탐지하려면 보다 높은 주파수 대역이 필요합니다.
그 이유는 Mutlipath propagation(복수경로 확대) 현상 때문인데, 해면에 스치듯 날아오는 대함 미사일이나 전투기의 경우, 이를 탐지하기 위해, 마찬가지로 해면을 스치는 듯한 낮은 각도의 스캔을 하게 되는데, 이렇게 되면 해면에 반사하고 다시 물체에 맞아 약간 늦게 도착한 간접 echo가 그전의 직접 반사된 echo를 상쇄시켜, 레이다는 이 echo를 근거로 거리와 속도 측정를 측정하기 때문에 여러 가지 에러를 발생시키게 되지요.(이걸 indirect path 가 direct path를 cancellation 시킨다라고 하지요)
비행기가 높이 떠 있어서 직접 경로와 간접 경로의 각도(grazing angle)가 크면 별 문제가 없는데, 낮게 날아오는 물체를 스캔하다 보면 꼭 이 현상이 생기지요. 파도가 심하면 덜 한데, 잔잔할 때는 더욱 심해지지요. 지형이 아주 평평한 대평원 지역에서는 이와 유사한 현상이 지상운용 레이다에서도 나타납니다.
이런 이유로 함상 운용 레이다는 짧은 파장의 S 밴드나 X 밴드가 저공 침투 목표물 탐지에 이용되지요.
(이 현상을 역으로 이용하여 장거리 공중 표적의 고도를 계산, 3D 레이다로 쓸 수도 있지요. 직접 경로와 간접 경로에서 날아온 echo 의 시간차를 이용하는 거지요. 허나 이론과 달리 바다의 기상상태가 변화무쌍하고 파도가 높으면 이 현상이 약화되고 정확성이 떨어져서 말처럼 3D 레이다로 이용하기 어렵지요. 이렇게 안 해도 elevation angle을 젤 수 있는 3D 레이다는 많습니다)
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L-밴드 주파수 사용
휴대폰 [ 편집 ]
한국 등 전 세계 대부분의 국가들의 휴대폰은 L 밴드를 사용한다.
2013년 8월 30일, 대한민국 미래창조과학부는 이동통신 주파수 경매 결과를 발표했다. SK텔레콤 1.8 GHz 35 MHz C2블록 1조 500억원, KT 1.8 GHz 15 MHz D2블록 9001억원, LG유플러스는 S 밴드인 2.6 GHz 40 MHz B2블록 4788억원에 낙찰되었다.[1]
GSM 휴대폰은 800–900 MHz와 1800–1900 MHz의 주파수를 사용한다. 이리듐은 1616-1626.5 MHz를 사용한다. 인마셋과 라이트스퀘어드는 1525-1646.5 MHz를 사용한다. 투라야 위성폰은 1525-1661 MHz를 사용한다.
GPS [ 편집 ]
미국의 GPS는 1176.45 MHz (L5), 1227.60 MHz (L2), 1381.05 MHz (L3), and 1575.42 MHz (L1)의 주파수를 사용한다. 러시아의 GLONASS, 한국이 참여하고 있는 유럽의 갈릴레오 (항법 시스템)도 모두 L 밴드 주파수를 사용한다.
레이다 [ 편집 ]
독도함에서 사용하는 SMART-L 레이다가 L 밴드를 사용한다. 러시아 스텔스기 PAK FA도 좌우 날개에 L 밴드 레이다를 장착했다. L 밴드는 X 밴드 보다 레이다 탐지 정확도가 부정확하지만, 스텔스 도료는 X 밴드에서 큰 스텔스 효과가 있고, L 밴드에서는 스텔스 성능이 약하다고 알려져 있다.
2005년 대한민국의 슬램이글 전투기에 장착한 대표무기인 슬램 미사일이 휴대폰 주파수와 같아 문제가 된다는 보도가 있었다.[2]
아마추어 무선 [ 편집 ]
아마추어 무선에서는 23센티미더 밴드라고 부른다. 1240 MHz 에서 1300 MHz 대역이 ITU에서 정한 국제아마추어밴드이다. 2009년 F6KUP/P 아마추어무선사는 10W 송신출력으로 952 km 떨어진 EA2DR/1 아마추어무선사와 교신하는데 성공했다.[3] 대략 서울에서 도쿄, 서울에서 베이징 까지의 거리다. 대류권 덕트 교신의 경우 4,150 km 까지 교신이 가능하다고 한다.[4]
다른 주파수 밴드 [ 편집 ]
ko.wikipedia.org/wiki/L_%EB%B0%B4%EB%93%9C
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