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무선설비기사 이모저모

안테나 공학 : 1. 전자파 기초 이론 - 편파, 무선 주파수 대역의 분류

by 지각쟁이 2021. 1. 24.
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6. 편파

편파전자기장이 입사평면에서 그리는 특정한 모양에 따라 결정된다. 이 모양은 전기력과 자기력 성분의 백터합에 따라 결정된다.

가. 직선편파

전기력선의 진동 진폭과 방향이 일정한 것(단일 방향)으로 (전자파가 대지를 기준으로 수평이냐 수직이냐에 따라) 수평 편파와 수직 편파로 구분된다. 

(빛의 경우 편파보다는 보통 '편광'이라고 표현한다. 여기서는 의미가 없다.)

직선 편파의 경우 위의 그림처럼 전기장과 자기장의 위상차가 없고 진폭이 같은 경우를 예로 들 수 있다.

전자기장의 벡터합이 시간에 따라 직선으로 진동한다.

 

(1) 수평편파

전자파가 대지에 대해 수평인 파이다. 수평으로 설치된 안테나에서 복사(방사)되는 전파는 수평편파가 된다.

수평편파와 수직편파

대충 위의 그림처럼 생각하면 편할듯 하다.

 

(2) 수직편파

전계(전기장)의 편파면이 전파의 진행방향에 수직인 것으로 수직으로 설치된 안테나에서 복사(방사)되는 전파는 수직편파가 된다.


참고.

참고로, 태양빛(자연광)은 모든 방향의 빛을 가지고 있다.

이런 경우를 무편광이라고 한다.

 

전파의 편파상태와 안테나의 편파 상태가 일치할때(0°) 안테나에는 최대 전압이 유기된다.


나. 원편파

원편파는 전자기파의 벡터합이 원형으로 계속 변화하는 경우이다. 즉, 전기력선의 크기는 동일하고 진동방향만 시간에 따라 변화한다.

전자기파의 진폭이 같고 위상차가 90°인 경우에 해당한다.

이런 경우, 아래처럼 전기력선의 궤적이 원을 그리게 되고, 진동방향의 회전방향에 따라 좌원편파, 우원편파로 구분된다.

다. 타원편파

전기력선의 진동 방향뿐 아니라 진폭도 시간에 따라 변화한다. 그 궤적이 타원이므로 타원편파라 하고 진동뱡향의 회전방향에 따라 좌선회 타원편파와 우선회 타원편파로 분류된다.

사실, 대부분의 경우 타원편파이며, 직선편파나 원편파는 타원편광의 특수한 형태라고 할 수 있다.

 


참고.

직선편파의 경우 전리층으로 들어가 지구자계의 영향을 받아 편파면이 회전함과 동시에 그 크기도 편하는 타원편파가 된다. 이러한 편파를 수신하는 경우 fading을 일으킨다. 

 

fading(페이딩)은 무선통신에서 매질의 변화에 따른 수신신호가 변동하는 현상을 말한다.


7. 무선 주파수 대역의 분류

무선 통신에서 반송파로(Carrier wave)로 사용하는 전자파의 주파수를 무선 주파수(RF, Radio Frequency)라고 하며, 국제적으로 통용되고 있는 분류방법에 따라 구분하면 다음 표와 같다.

참고로, 주파수 범위가 애매한 이유는 파장을 기준으로 구분해서 그렇다.

 

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