전파는 텔레비전, 휴대폰 및 라디오와 같은 통신 기술에 사용하기에 가장 잘 알려진 전자기 방사 유형입니다. 이 장치는 전파를 수신하고 스피커에서 기계적 진동으로 변환하여 음파를 만듭니다.
무선 주파수 스펙트럼은 전자기 (EM) 스펙트럼의 비교적 작은 부분입니다. 로체스터 대학 (University of Rochester)에 따르면 EM 스펙트럼은 일반적으로 파장이 감소하고 에너지와 주파수가 증가하는 순서로 7 개의 영역으로 나뉩니다. 일반적인 명칭은 전파, 마이크로파, 적외선 (IR), 가시 광선, 자외선 (UV), X- 선 및 감마선입니다.
NASA에 따르면 전파는 EM 스펙트럼에서 가장 긴 파장을 가지며, 약 0.04 인치 (1 밀리미터)에서 62 마일 (100 킬로미터) 이상입니다. 또한 초당 약 3,000 사이클 또는 3 킬로 헤르츠에서 최대 약 300 억 헤르츠 또는 300 기가 헤르츠까지 가장 낮은 주파수를 갖습니다.
무선 스펙트럼은 제한된 자원이며 종종 농지와 비교됩니다. 영국 브로드 캐스팅 코퍼레이션 (BBC)에 따르면 농민들이 수량과 다양성에 관한 최상의 수확을 달성하기 위해 토지를 조직해야하는 것처럼, 무선 스펙트럼은 가장 효율적인 방식으로 사용자들 사이에서 분할되어야한다. 미국에서는 미국 상무부 내 통신 및 정보 관리국이 무선 스펙트럼을 따라 주파수 할당을 관리합니다.
발견
스코틀랜드 국립 물리학 자 제임스 클러 크 맥스웰 (James Clerk Maxwell)은 1870 년대에 통합 된 전자기 이론을 개발 한 스코틀랜드 국립 도서관에 따르면 전파의 존재를 예측했다. 1886 년 독일 물리학 자 하인리히 헤르츠 (Hinrich Hertz)는 Maxwell의 이론을 전파의 생성 및 수신에 적용했습니다. Hertz는 유도 코일과 Leyden jar (내장 및 외부에서 포일 레이어가있는 유리 병으로 구성된 초기 유형의 커패시터)를 포함한 간단한 수제 도구를 사용하여 전자기파를 생성했습니다. Hertz는 제어 된 전파를 송수신하는 최초의 사람이되었습니다. 미국 과학 진흥 협회에 따르면 EM 파의 주파수 단위 (초당 1주기)를 헤르츠라고한다.
전파 밴드
National Telecommunications and Information Administration은 일반적으로 무선 스펙트럼을 9 개의 대역으로 나눕니다.
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| 밴드 | 주파수 범위 | 파장 범위 |
|---|---|---|
| 초 저주파 (ELF) | <3kHz | > 100km |
| 매우 낮은 주파수 (VLF) | 3 ~ 30kHz | 10 ~ 100km |
| 저주파 (LF) | 30 ~ 300 kHz | 1m ~ 10km |
| 중파 (MF) | 300kHz ~ 3MHz | 100m에서 1km |
| 고주파 (HF) | 3 ~ 30MHz | 10 ~ 100m |
| 초고주파 (VHF) | 30 ~ 300MHz | 1 ~ 10m |
| 초고주파 (UHF) | 300MHz ~ 3GHz | 10cm에서 1m |
| 초고주파 (SHF) | 3 ~ 30GHz | 1에서 1cm |
| 초고주파 (EHF) | 30 ~ 300GHz | 1mm에서 1cm |
중 저주파
모든 무선 주파수 중 가장 낮은 ELF 전파는 범위가 넓으며 잠수함과 광산 및 동굴 내부와의 통신을 위해 물과 암석을 통과하는 데 유용합니다. 스탠포드 VLF 그룹에 따르면 ELF / VLF 파의 가장 강력한 자연 공급원은 번개이다. Phys.org에 따르면 낙뢰에 의해 생성 된 파도는 지구와 전리층 (고농도의 이온과 자유 전자가있는 대기층) 사이에서 앞뒤로 튀어 올 수 있습니다. 이러한 번개 장애는 위성으로 이동하는 중요한 무선 신호를 왜곡 할 수 있습니다.
RF 페이지에 따르면 LF 및 MF 라디오 대역에는 상업용 AM (진폭 변조) 라디오뿐만 아니라 해양 및 항공 라디오가 포함됩니다. How Stuff Works에 따르면 AM 무선 주파수 대역은 535 킬로 헤르츠에서 1.7 메가 헤르츠 사이입니다. AM 라디오는 장거리, 특히 전리층이 파도를 다시 땅으로 굴절시키는 것이 더 나은 야간에 광범위하지만 음질에 영향을 미치는 간섭의 영향을받습니다. 예를 들어 초고층 빌딩과 같은 금속 벽으로 인해 신호가 부분적으로 차단되면 그에 따라 사운드 볼륨이 줄어 듭니다.
더 높은 주파수
HF, VHF 및 UHF 대역에는 FM 라디오, 방송 텔레비전 사운드, 공공 서비스 라디오, 핸드폰 및 GPS (Global Positioning System)가 포함됩니다. 이러한 대역은 일반적으로 "FM"을 사용하여 오디오 또는 데이터 신호를 반송파에 인코딩하거나 감촉합니다. 주파수 변조에서, 신호의 진폭 (최대 범위)은 일정하게 유지되는 반면, 주파수는 오디오 또는 데이터 신호에 대응하는 속도 및 크기로 증가 또는 감소된다.
FM은 환경 요인이 진폭에 영향을 미치는 방식으로 주파수에 영향을 미치지 않기 때문에 신호 품질이 더 우수합니다. 수신기는 신호가 최소 임계 값을 초과하지 않는 한 진폭의 변동을 무시합니다. How Stuff Works에 따르면 FM 라디오 주파수는 88MHz에서 108MHz 사이로 떨어집니다.
단파 라디오
NSAB (National Association of Shortwave Broadcasters)에 따르면 단파 라디오는 약 1.7 메가 헤르츠에서 30 메가 헤르츠까지 HF 대역의 주파수를 사용합니다. 이 범위 내에서 단파 스펙트럼은 여러 세그먼트로 나뉘며, 그 중 일부는 Voice of America, British Broadcasting Corp. 및 Voice of Russia와 같은 일반 방송국 전용입니다. NASB에 따르면 전세계에는 수백 개의 단파 방송국이 있습니다. 단파 방송국은 신호가 전리층에서 튀어 나오며 원래 위치에서 수백 또는 수천 마일을 되돌아 감으로써 수천 마일을들을 수 있습니다.
가장 높은 주파수
SHF 및 EHF는 무선 대역에서 가장 높은 주파수를 나타내며 때때로 마이크로파 대역의 일부로 간주됩니다. 공기 중의 분자는 이러한 주파수를 흡수하는 경향이 있으며, 이로 인해 범위와 응용이 제한됩니다. 그러나, 그들의 짧은 파장은 신호가 포물선 접시 안테나 (위성 접시 안테나)에 의해 좁은 빔으로 향하게한다. 이를 통해 고정 위치간에 단거리 고 대역폭 통신이 가능합니다.
EHF보다 공기에 덜 영향을받는 SHF는 Wi-Fi, Bluetooth 및 무선 USB (범용 직렬 버스)와 같은 단거리 응용 프로그램에 사용됩니다. RF 페이지에 따르면 SHF는 시선 경로에서만 작동 할 수 있으며, 파도는 자동차, 보트 및 항공기와 같은 물체를 튕기는 경향이 있습니다. 또한 파도가 물체에서 반사되기 때문에 SHF를 레이더에도 사용할 수 있습니다.
천문학적 근원
우주는 행성, 별, 가스 및 먼지 구름, 은하, 펄서 및 블랙홀과 같은 전파 원으로 가득합니다. 이것들을 연구함으로써, 천문학 자들은이 우주 근원의 운동과 화학 성분과 이러한 방출을 일으키는 과정에 대해 배울 수 있습니다.
전파 망원경은 가시광 선과는 다르게 하늘을 "보인다". 무선 망원경은 점 모양의 별을 보는 대신 먼 펄서, 별 형성 지역 및 초신성 잔해를 포착합니다. 전파 망원경은 또한 퀘이사를 탐지 할 수 있는데, 이는 준 별 전파 원의 약자입니다. 퀘이사는 초 거대 블랙홀로 구동되는 엄청나게 밝은 은하 코어입니다. 퀘이사는 EM 스펙트럼에 걸쳐 광범위하게 에너지를 방출하지만, 그 이름은 최초의 퀘이사가 대부분 무선 에너지를 방출한다는 사실에서 비롯됩니다. 퀘이사는 활력이 넘칩니다. 일부는 전체 은하수보다 1,000 배 많은 에너지를 방출합니다.
비엔나 대학 (University of Vienna)에 따르면 라디오 천문학 자들은 종종 여러 개의 작은 망원경이나 접시를 받음으로써 더 선명하고 고해상도의 라디오 이미지를 만들기 위해 배열로 결합합니다. 예를 들어 뉴 멕시코의 VLA (Very Large Array) 전파 망원경은 27 마일의 안테나가 22 마일 (36 킬로미터)의 거대한 "Y"패턴으로 배열되어 있습니다.
이 기사는 Live Science 기고자 Traci Pedersen이 2019 년 2 월 27 일에 업데이트했습니다.
