무선 주파수(RF)의 기본 이론

1. 무선주파수란 무엇인가요?

무선 주파수, 줄여서RF,는 고주파 교류 전자파의 약어입니다.

전자기파는 실제로 매우 친숙한 개념입니다.

맥스웰의 전자기장 이론에 따르면, 진동하는 전기장은 진동하는 자기장을 생성하고, 진동하는 자기장은 진동하는 전기장을 생성합니다.

전자기장은 지속적으로 공간 외부로 전파되어 전자기파를 형성합니다.

다음 다이어그램은 이 과정을 대략적으로 보여줍니다. 여기서 E는 전기장을 나타내고 B는 자기장을 나타냅니다.

축의 동일한 위치에서 전기장과 자기장의 위상과 진폭은 시간이 지남에 따라 변경됩니다.

일반적으로 RF(Radio Frequency)는 300KHz~300GHz 사이의 발진 주파수를 갖는 전자파의 총칭으로 레이더 및 무선 통신에 널리 사용됩니다.

2. 무선주파수의 기본특성

주어진 RF 신호를 설명하기 위해 주파수, 파장, 진폭 및 위상이라는 네 가지 관점에서 접근할 수 있습니다.

2.1 주파수와 파장

전자기파의 주파수는 전자기장의 진동 주파수를 나타냅니다.

파동에는 주기가 있으며, 주파수(f)는 주어진 단위 시간 내에 파동이 발생하는 주기 수로 헤르츠(Hz)로 측정됩니다.

다음 그림은 단위 시간당 10Hz의 주파수를 갖는 신호의 파형을 나타냅니다.

파장( λ) 파동이 한 주기 내에서 전파되는 거리, 그리고 전파 속도가 일정할 때 파장은 주파수에 반비례합니다. 즉, λ =  C/f입니다.

비슷한 주파수를 가진 RF는 서로 간섭을 하게 되므로 주파수 대역을 할당하고 애플리케이션 간 상호 간섭을 방지하며 RF 사용을 표준화하기 위해 스펙트럼을 관리하는 전담 조직이 있습니다.

감쇠와 같은 요인으로 인해 저주파 전자파는 일반적으로 고주파 전자파보다 더 먼 거리를 전파할 수 있으므로 가시선 레이더에 자주 사용됩니다.

고주파 전자파는 높은 에너지, 강력한 침투력 및 더 높은 대역폭을 가지며 이제 mmWave 통신과 같은 저주파 혼잡 문제를 완화하기 위해 일부 가시선 통신에도 사용됩니다.

2.2 진폭

RF의 진폭 신호는 단일 주기 내에서 전기장 진동의 변화를 측정한 것입니다. 사인파의 경우에는 Peak 값 ①, Peak to Peak 값 ②, 제곱평균제곱근 값 ③으로 나타낼 수 있습니다.

2.3 단계

위상은 파동 주기의 단일 시점 위치를 나타내며 일반적으로 사인파에서 라디안으로 표시됩니다.