RF(Radio Frequency) 용어정리

RF 기초강의실 : 아주 좋다.

참조

변조방식

주파수대역

기초용어

RF(Radio Frequency)

Radio 는 공중파 라디오를 의미하는 것이 아니라,
wireless 를 의미합니다.

죽, 합쳐서 무선 주파수를 의미합니다.

SDR(Software-Defined Radio)

일반적인 RF 장비는 특정 기능(무전기 또는 라디오 등등)으로만 작동합니다.

이와 반대로, SDR 은 하드웨어가 아닌 소프트웨어를 이용해 RF 를 구현합니다.
CPU 를 이용해 하드웨어가 하던 기능들을 프로그램으로 구현하기에,
원하는 기능의 장비를 프로그래밍만으로 만들어 낼 수 있습니다.

또, 하드웨어 교체없이 소프트웨어 업그래이드만으로 기능을 수정할 수 있습니다.

반송파(Carrier)

여기서 반 은 반대 반사를 의미하는 것이 아니라,
운반을 의미합니다.

음성의 경우 수Khz, 영상이나 데이터의 경우 수Mhz 정도의 주파수로,
전파를 멀리 전송할 수 없습니다.

이런 전파를 고주파수에 올려서 운반하면 먼 거리에 전송이 가능하고,
이런 방식의 전파를 반송파라고 합니다.

변조(Modulation)

원본 신호를 반송파로 변환하는 것.

복조(Demodulation)

변조된 신호를 원본 신호로 복원시키는 것.
변조방식 그대로 역으로 복원합니다.

데시벨(dB)

참조

예를 들어, 전파를 증폭시켜야 한다고 할 때,
2배 3배 증폭시키는게 아니라,
100배 1000배 10000배 증폭시키는 경우가 많습니다.

이렇게 숫자가 커지는 것을 막기 위해,
아래처럼 측정치(전류 전압 등)에 log 를 적용하게 됩니다.

10 * log 10 = 10 dB
10 * log 100 = 20 dB
10 * log 1000 = 30 dB
10 * log 10000 = 40 dB

즉, 20 dB 증폭이라면 100배를 증폭했다는 의미가 됩니다.

10 을 곱하는 건 뭘까요?
150배 증폭한다라고 하면 소수점이 나오게 됩니다.
소수점 나오는걸 줄이기 위해 10 을 곱해줍니다.

이득(gain)

참조

이득(gain) 이란 입력신호를 몇배로 증폭시키냐를 의미합니다.
신호가 100배 증폭되면 Gain 은 20dB 이 됩니다.

RF(Radio Frequency) / IF(Intermediate Frequency) / BB(Base Band)

참조

BB 원본 신호(음성, 영상, 데이타) 자체를 말합니다.
RF 는 자유공간(공기중 또는 우주공간)을 지나다니는 주파수 신호를 말합니다.

IF(중간 주파수) 는 BB 에서 RF 로 변환될 때(또는 RF -> BB),
중간에 거쳐가는 주파수입니다.

참조에 왜 중간 주파수가 필요한가에 대해 많이 설명하고 있지만…
여기서는 그냥 간단히 중간단계 두는게 좋아서 정도로 정리합니다.

여파기(Filter)

참조

필터라는 이름 그대로 특정 주파수만 걸러서 통과시키는 것입니다.

LPF(Low Pass Filter)

고주파 잡신호를 제거하고 나머지를 통과시키는 필터입니다.
가장 기본적인 필터이기도 합니다.

다운샘플링(Downsampling, Decimation)

sample rate 를 줄입니다.

차단주파수(Cut off frequency)

제거되는 고주파 잡신호의 범위를 지정합니다.

BPF(Band Pass Filter)

원하는 주파수대역만 골라서 통과시키는 필터입니다.
가장 많이 쓰이지만 또 만들기도 어렵습니다.

HPF(High Pass Filter)

고주파만 통과시키는 필터입니다.
특수한 경우에만 사용됩니다.

샘플링(sampling)

신호처리에서 샘플링은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 추출하는 것을 의미합니다.

샘플링 레이트(sampling rate)

연속적 신호에서 얻어진 단위시간(주로 초)당 샘플링 횟수를 말합니다.
단위는 헤르츠(Hz) 입니다.

예를들어, 오디오 표준 sampling rate 는 44.1khz 인데,
이 말은 곧 1sec 당 44100번의 samples 을 기록했다고 볼수 있습니다.

나이퀴스트 이론(Nyquist Theorem) 에 의하면,

어떤 오디오 파형이든 peak(+) to peak (-) 를 표현하는 2개의 값만 있다면 표현 가능하다.

즉, 측정하려는 주파수의 두배 이상에 해당하는 sampling rate 로,
기록을 해야 신호를 복원할 수 있습니다.

이산화(discretization)

샘플링에 의해 수치화한 데이타를 이산화 데이타라고 합니다.

DFT (discrete Fourier transform, 이산 푸리에 변환)

DFT 란 이산화 데이터를 디지털 주파수로 변환해주는 알고리즘입니다.

FFT(Fast Fourier transform, 고속 푸리에 변환)

이산 푸리에 변환을 빠르게 실행해주는 알고리즘을 말합니다.
일반적으로 사용되는 FFT 알고리즘은,
쿨리-튜키 알고리즘(Cooley-Tukey algorithm) 입니다.

전자기파, 전자파, 전파(Electromagnetic wave)

모두 같은 의미로,
전기장과 자기장 한 쌍이 파동을 이루며 공간 속으로 전파되는 것을 의미합니다.

복소신호(Quadrature signal)

Quadrature signal은 특정 시간에서의 값을 하나의 복소수로 표현할 수 있는 2차원 신호라고 수학적 으로 정의합니다.

전자기파는 전기장과 자기장이 공존하는데,
이를 하나의 값으로 처리하기 위해 등장하는 것이 복소수입니다.

복소수는 실수부 (real part) 와 허수부 (imaginary part) 의 2개로 나뉘어집니다.
quadrature signal 에서 실수부(real part) 를 in-phase 라 하고,
허수부(imaginary part) 를 quadrature-phase 라 합니다.
이 단어의 앞 글자를 따서 각각 I, Q 라 합니다.

복소수 체계를 기반으로 하기에 complex signal 이라고도 불리며,
I 와 Q 2개로 이루어져 있으므로 I/Q 신호라고도 자주 불립니다.
Quadrature signal 이 사용되는 신호처리를 quadrature processing이라고 합니다.

spurious

원주파수에 따라오는 잡주파수.

harmonic, subharmonic, sampling spurious, random spurious 가 있다.

dBc

원주파수 대비 spurious 가 얼마나 약한 dBm 인지를 나타내는 단위.

원주파수가 -20 dBm 이고, spurious 가 -60dBm 이면 -40 dBc 라고 한다.

LNA

Low Noise Amplifier 저잡음 증폭기
잡음의 증폭을 최소화한 증폭기.

VGA

Variable Gain Amplifier 출력 증폭기
출력을 증폭한다. 잡음도 포함해서 모두 증폭한다.

변조방식

AM(Amplitude Modulation, 증폭 변조)

신호를 반송파 대역으로 증폭해서 전송하는 방식.
구현이 간단하지만 잡음에 취약합니다.

SSB(Single Side Band transmission)

단측파대 전송.

FM(Frequency Modulation, 주파수 변조)

구현이 복잡하지만, 잡음에 강합니다.

위상변조(Phase Modulation)

반송파의 위상을 변경하는 변조 방식.

주파수 대역

AC(Audio Frequency)

음성 주파수대역, 0~150khz 대역을 말합니다.

UHF(Ultra High Frequency)

주파수가 300MHz 에서 3.0GHz 사이에 할당된 전자기파를 말합니다.

CB (Citizen Band)

제 1형 생활무선국이라 불리며,
허가나 신고 또는 전파사용료 없이 누구나 사용할 수 있는 대역을 말합니다.
27MHz 대역에서 40개의 채널을 이용할 수 있습니다.

FRS (Familly Radio Service)

제2형 생활 무선국으로서, 허가나 신고 없이 UHF 대역 전파를 이용하여 개인이 쉽게 사용할 수 있는 생활용 무전기를 말합니다

LMR (Land Mobile Radio ; 산업용 무전기/무선국)

출력이 크기 때문에 일반 FRS나 GMRS에 비해 송수신 거리가 길다. 주파수는 146/222/444 MHz대에서 최대 128채널을 사용하며, 분기당 주파수 사용료도 내게 된다.