무선 전파

시리즈의 일부
안테나
공통형 쌍극자 프랙탈 고리 모노폴 위성 안테나 텔레비전 채찍.
구성 요소들 바룬 업컨버터 블록 동축 케이블 카운터포이즈(접지 시스템) 먹이다 공급 라인 저소음 블록 다운 컨버터 패시브 라디에이터 리시버 회전 장치 스텁 송신기 튜너 트윈 리드
시스템들 안테나 팜 아마추어 라디오 셀룰러 네트워크 핫스팟 시영 무선 네트워크 라디오 무선 돛대 및 타워 와이파이 무선
안전 및 규제 무선 디바이스의 방사선 및 건강 무선 전자 장치와 건강 국제 전기 통신 연합 (무선규정) 세계 무선 통신 회의
방사선원/영역 보어사이트 포커스 클라우드 그라운드 플레인 주엽 근거리 및 원거리 필드 사이드 로브 수직면
특성. 어레이 게인 지향성 효율성. 전기 길이 등가 반지름 요인 프리이스 전달 방정식 얻다 높이 방사선 패턴 내방사선성 무선 전파 무선 스펙트럼 신호 대 잡음비 스플리어스 배출
기술 빔 스티어링 빔 틸트 빔포밍 소형 셀 Bell Laboraties 레이어드 시공간(BLAST) MIMO(Massive Multiple Input Multiple Output) 재구성 스펙트럼 확산 광대역 우주 사업부 다중접속(WSDMA)
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전파는 전파가 진공상태에서 한 지점에서 다른 지점으로 이동하거나 전파될 때 또는 ^{[1]: 26‑1} 대기의 여러 부분으로 전파되는 동작입니다.광파와 같이 전자파 방사선의 한 형태로서 전파는 반사, 굴절, 회절, 흡수, 편광, ^[2]산란 현상의 영향을 받습니다.무선 전파에 대한 다양한 조건의 영향을 이해하는 것은 아마추어 무선 통신 주파수 선택, 국제 단파 방송사, 신뢰할 수 있는 이동 전화 시스템 설계, 무선 내비게이션, 레이더 시스템 작동에 이르기까지 많은 실용적인 응용 분야를 가지고 있다.

실제 무선 전송 시스템에서는 몇 가지 다른 유형의 전파가 사용됩니다.가시거리 전파는 송신 안테나에서 수신 안테나로 직선으로 이동하는 전파를 의미합니다.시선 전송은 휴대폰, 무선 전화기, 무전기, 무선 네트워크, FM 라디오, 텔레비전 방송, 레이더 및 위성 통신(위성 텔레비전 등)과 같은 중거리 무선 전송에 사용됩니다.지구 표면에서의 가시거리 전송은 송신 및 수신 안테나의 높이에 따라 달라지는 시각적 지평선까지의 거리로 제한됩니다.마이크로파 주파수 ^[a]이상에서 가능한 유일한 전파 방식입니다.

MF, LF 및 VLF 대역의 낮은 주파수에서 회절은 전파가 언덕과 다른 장애물 위로 휘어져 지구의 윤곽을 따라 수평선 너머로 이동할 수 있게 합니다.이것들은 표면파 또는 지상파 전파라고 불립니다.AM 방송과 아마추어 라디오 방송국은 청취 지역을 커버하기 위해 지상파를 사용합니다.주파수가 낮아지면 거리에 따른 감쇠가 감소하기 때문에 초저주파(VLF) 및 초저주파(ELF) 지상파를 사용하여 전 세계적으로 통신할 수 있습니다.VLF와 ELF는 물과 지구를 통해 상당한 거리를 침투할 수 있으며, 이러한 주파수는 수몰된 잠수함과의 기뢰 통신 및 군사 통신에 사용됩니다.

중파 및 단파 주파수(MF 및 HF 대역)에서는 전파가 전리층에서 ^[b]굴절될 수 있습니다.이것은 하늘로 비스듬히 전송되는 중파와 짧은 전파가 수평선 너머의 먼 거리, 심지어 대륙 횡단 거리에서도 지구로 굴절될 수 있다는 것을 의미합니다.이것을 하늘파 전파라고 합니다.아마추어 무선 사업자가 먼 나라의 사업자와 통신하기 위해, 단파 방송국이 국제적으로 ^[c]송신하기 위해 사용한다.

또한 수백 마일 이내에 HF 통신이 필요할 때 사용되는 대류권 산란(트로파), VHF 주파수에서의 대류권 덕트(전도) 및 근수직 입사 스카이웨이브(NVIS)와 같은 몇 가지 덜 일반적인 무선 전파 메커니즘이 있다.

주파수 의존성

다른 주파수에서 전파는 다른 메커니즘 또는 ^[3]모드에 의해 대기를 통과합니다.

무선 주파수와 그 주요 전파 모드

밴드		빈도수.	파장	경유 전파
엘프	초저주파수	3~30Hz	100,000 ~ 10,000 km	지구와 전리층의 D층 사이에서 유도됩니다.
SLF	초저주파수	30~300Hz	10,000 ~ 1,000 km	지구와 전리층 사이에서 유도된다.
ULF	초저주파수	0.3~3kHz (300~3,000Hz)	1,000 ~ 100 km	지구와 전리층 사이에서 유도된다.
VLF	초저주파수	3~30kHz (3000~30,000Hz)	100~10km	지구와 전리층 사이에서 유도된다.
LF	저주파	30~300kHz (30,000~300,000Hz)	10~1km	지구와 전리층 사이에서 유도된다. 지상파.
MF	중간 주파수	300~3000kHz (300,000~3,000,000Hz)	1000 ~ 100 m	지상파. D층 흡수가 약해지는 야간에 E, F층 전리층 굴절.
고주파	고주파(단파)	3~30MHz (3,000,000~3,000,000Hz)	100 ~ 10 m	E층 전리층 굴절. F1, F2층 전리층 굴절.
VHF	매우 높은 주파수	30 ~ 300 MHz (30,000,000– 300,000,000Hz)	10 ~ 1 m	가시거리 전파 간헐적인 E 전리층(Es) 굴절.최대 50MHz의 높은 태양 흑점 활동 중 드물게 80MHz까지 F2 층 전리층 굴절.대류권 덕트 또는 운석 산란
UHF	초고주파수	300~3000MHz (300,000,000– 3,000,000Hz)	100 ~ 10 cm	가시거리 전파가끔 대류권 덕트도 있어요
SHF	초고주파수	3~30GHz (3,000,000,000– 300,000,000Hz)	10 ~ 1 cm	가시거리 전파가끔 비가 흩날린다.
EHF	초고주파수	30~300GHz (30,000,000,000– 300,000,000Hz)	10 ~ 1 mm	대기 흡수에 의해 수 km(마일)로 제한되는 가시거리 전파
THF	매우 높은 주파수	0.3~3THz (300,000,000,000– 3,000,000,000Hz)	1~0.1 mm	대기 흡수에 의해 수 [4][5]미터로 제한되는 가시선 전파.

빈 공간 전파

자유공간에서 모든 전자파(전파, 빛, X선 등)는 전자파의 전력밀도$\delta {\displaystyle }$(\$displaystyle \rho\)$가 점 소스^{[1]: 26‑19} 또는 다음과 같은 거리의 $제곱{\displaystyle }$ r\displaystyle r$$$\displaystyle$ r.

$(\displaystyle\rho\propto\frac{1}{r^{2}}~})$

송신기로부터의 통상적인 통신거리에서는, 통상, 송신 안테나는 포인트 소스로 근사할 수 있다.송신기에서 수신기의 거리를 2배로 하는 것은, 그 새로운 장소에서의 방사파의 전력 밀도가 이전의 값의 4분의 1로 저하하는 것을 의미합니다.

표면 단위당 전력 밀도는 전기장과 자기장 강도의 곱에 비례합니다.따라서, 송신기로부터의 전파 패스 거리를 2배로 하면, 프리 스페이스 패스에 걸쳐 수신되는 각각의 필드 강도가 1/2 감소합니다.

진공 상태의 전파는 빛의 속도로 이동한다.지구의 대기는 대기 중의 전파가 빛의 속도에 매우 가깝게 이동할 정도로 얇지만, 밀도와 온도의 변화는 거리에 걸쳐 약간의 굴절(굴절)을 일으킬 수 있습니다.

다이렉트 모드(시선)

가시선이란 송신 안테나에서 수신 안테나로 직통하는 전파를 말합니다.반드시 명확한 시야 경로가 필요한 것은 아니다. 저주파에서는 건물, 나뭇잎 및 기타 장애물을 전파가 통과할 수 있다.이것은 VHF 이상에서 가장 일반적인 전파 모드이며 마이크로파 주파수 이상에서 가능한 유일한 모드입니다.지구 표면에서, 시선 전파는 시각적 지평선에 의해 약 40마일(64km)로 제한됩니다.이는 휴대전화,^[d] 무선전화, 무전기, 무선 네트워크, 포인트 투 포인트 무선 중계 링크, FM 및 텔레비전 방송 및 레이더에서 사용되는 방법입니다.위성 통신은 더 긴 가시 경로를 사용합니다. 예를 들어 가정용 위성 접시는 지구 상공 22,000마일(35,000km)의 통신 위성으로부터 신호를 수신하고 지상국은 지구에서 수십억 마일 떨어진 우주선과 통신할 수 있습니다.

지면 반사 효과는 VHF 가시선 전파에 중요한 요소이다.직접적인 빔 가시 거리와 땅 사이에 그 간섭 빔 종종 효과적인 inverse-fourth-power(.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.frac.num,.mw-parser-output.frac .den{:80%;line-height:0;vertical-align:슈퍼 font-size}.mw-parser-output.frac .den{vertical-align:서브}.mw-parser-output에 반영했다.ground-plane 제한된 복사를 .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}1⁄distance4)법이다.[표창 필요한]

표면 모드(지상파)

더 낮은 주파수(30~3,000kHz)의 수직 편파 전파는 지구의 윤곽을 따라 표면파로 이동할 수 있습니다. 이를 지상파 전파라고 합니다.

이 모드에서는 지구의 전도성 표면과 상호작용하여 전파가 전파됩니다.파도는 지표면에 "닫혀서" 지구의 곡률을 따르기 때문에 지상의 파도는 산을 넘어 수평선 너머로 이동할 수 있습니다.지상파는 수직 편파로 전파되기 때문에 수직 안테나(단극)가 필요합니다.땅이 완벽한 전기 전도체가 아니기 때문에, 지상파는 지구 표면을 따라 가면서 감쇠한다.감쇠는 주파수에 비례하므로 MF, LF 및 VLF 대역에서 지상파가 낮은 주파수에서 전파의 주요 모드입니다.지상파는 MF 및 LF 대역의 라디오 방송국과 시간 신호 및 라디오 내비게이션 시스템에 사용됩니다.

더 낮은 주파수에서는 VLF에서 ELF 대역으로 지구 전리층 도파관 메커니즘이 더 긴 거리 전송을 가능하게 합니다.이 주파수는 안전한 군사 통신에 사용됩니다.그들은 또한 바닷물 깊이까지 침투할 수 있기 때문에 잠수함과 단방향 군사 통신에 사용된다.

1920년대 중반 이전의 초기 장거리 무선 통신(무선 전신)은 장파 대역의 저주파를 사용했으며 지상파 전파에만 의존했다.3MHz 이상의 주파수는 무용지물로 간주되어 취미생활자(라디오 아마추어)에게 주어졌습니다.1920년경 전리층 반사 또는 천파 메커니즘의 발견으로 중파와 단파 주파수는 장거리 통신에 유용하게 사용되었고 상업 ^[6]및 군사 사용자에게 할당되었다.

비시선 모드

전리층 모드(하늘파)

스킵이라고도 하는 천파 전파는 전리층으로부터의 전파의 반사와 굴절에 의존하는 모드 중 하나입니다.전리층은 지구로 전파를 굴절시킬 수 있는 하전입자(이온) 층을 포함하는 약 60에서 500km(37에서 311mi) 사이의 대기 영역입니다.하늘로 향하는 전파는 이러한 층에 의해 지평선 너머로 지구로 반사되어 장거리 전파 송신을 가능하게 한다.F2 레이어는 장거리 멀티홉 HF 전파에 가장 중요한 전리층이지만 F1, E 및 D 레이어도 중요한 역할을 합니다.D 레이어는 햇빛 기간 중에 존재하면 신호 손실이 크게 발생합니다.또한 최대 사용 가능 주파수가 4MHz 이상으로 상승하여 고주파 신호가 F2 레이어에 도달하는 것을 차단할 수 있는E 레이어도 마찬가지입니다.층 또는 보다 적절한 "지역"은 일일 주행 주기, 계절 주기 및 11년 태양 흑점 주기에서 태양의 직접적인 영향을 받고 이러한 모드의 효용을 결정한다.태양 극대기, 즉 태양 흑점 최고점과 최고점 동안, 최대 30MHz의 전체 HF 범위는 보통 24시간 내내 사용될 수 있으며 일일 태양 플럭스 값에 따라 최대 50MHz의 F2 전파가 자주 관찰됩니다.태양 최소 또는 최소 태양 흑점 카운트가 0으로 감소하는 동안, 일반적으로 15MHz 이상의 주파수는 전파할 수 없다.

특정 경로를 따라 양방향 HF 전파가 상호적이라는 주장이 일반적이지만, 즉 위치 A로부터의 신호가 위치 B에 양호한 강도로 도달하면 위치 B로부터의 신호는 스테이션 A에서 같은 경로를 통과하기 때문에 비슷합니다.그러나 전리층은 너무 복잡하고 상호성 정리를 뒷받침하기 위해 끊임없이 변화한다.이 경로는 ^[7]양방향으로 완전히 동일하지 않습니다.간단히 말해, 경로의 두 끝점에서의 조건은 일반적으로 서로 다른 편파 이동을 유발하며, 따라서 이온화 밀도, 이동 천정각, 지구 자기 쌍극자 등고선의 영향으로 인해 서로 다른 전파 특성을 가진 일반 광선과 비정상적인 광선(페더센 광선)으로 서로 다른 분할을 일으킨다.테나 방사선 패턴, 지면 조건 및 기타 변수.

스카이웨이브 모드의 예측은 아마추어 무선 사업자와 상업적인 해양 및 항공기 통신, 단파 방송사들에게 상당한 관심을 끈다.실시간 전파는 특정 비콘 송신기로부터의 전송을 수신함으로써 평가할 수 있습니다.

유성 산란

운석 산란은 유성에 의해 생성된 고도로 이온화된 공기 기둥에서 전파를 반사하는 것에 의존한다.이 모드는 매우 짧은 시간(종종 이벤트당 불과 몇 초에서 몇 초)이지만, 디지털 Meteor 버스트 통신을 통해 원격 스테이션이 위성 링크에 필요한 비용 없이 수백 마일(1,600km) 이상 떨어진 스테이션과 통신할 수 있습니다.이 모드는 일반적으로 30~250MHz의 VHF 주파수에서 가장 유용합니다.

오로라 후방 산란

오로라 타원형 후방 산란 전파 내 고도 100km(60마일)의 오로라 이온화 열(HF 및 VHF 포함)후방 산란은 각도에 민감합니다. 입사 광선 대 기둥의 자기장 선은 직각에 매우 가까워야 합니다.필드 라인 주위를 나선형으로 도는 전자의 무작위 운동은 높은 무선 주파수를 사용하는 방법에 따라 방출의 스펙트럼을 다소 잡음 수준으로 넓히는 도플러 확산(Doppler-spread)을 생성한다.방사성 오로라는 주로 고위도에서 관측되며 중위도까지 확장되는 경우는 거의 없다.전파 오로라의 발생은 태양 활동(플레어, 코로나 홀, CME)에 따라 달라지며, 매년 태양 주기 최대 기간 동안 사건이 더 많이 발생한다.라디오 오로라에는 더 강하지만 더 왜곡된 신호를 생성하는 이른바 오후 라디오 오로라가 포함되며, 하랑미니마 이후 심야 라디오 오로라(서브스톰 단계)는 다양한 신호 강도와 더 적은 도플러 확산으로 돌아옵니다.주로 후방 산란 모드의 전파 범위는 동서 평면에서 약 2000km(1250마일)까지 확장되지만, 가장 강한 신호는 같은 위도의 인근 현장에서 북쪽에서 가장 자주 관찰된다.

Auroral-E에 이어 강한 전파가 발생하는 경우는 거의 없습니다.Auroral-E는 어떤 면에서는 두 전파 유형을 모두 닮았습니다.

산발적 E 전파

HF ^[8]및 VHF 대역에서는 산발적인E(E) 전파가 발생합니다.일반 HF E 레이어 전파와 혼동해서는 안 됩니다.중위도에서의 산발적 E는 북반구에서는 5월부터 8월까지, 남반구에서는 11월부터 2월까지 여름 시즌에 주로 발생한다.이 알 수 없는 전파 모드에는 단일 원인이 없습니다.반사는 약 90km(55마일) 높이의 얇은 이온화 시트에서 발생합니다.이온화 패치는 시간당 수백 km(마일)의 속도로 서쪽으로 표류합니다.계절에 약한 주기성이 나타나며, 일반적으로 Es는 1~3일 연속 관찰되며 며칠 동안 결석한 상태로 있다가 다시 재발한다.작은 시간에는 발생하지 않습니다.이벤트는 보통 새벽에 시작되며 오후에는 피크, ^[9]저녁에는 두 번째 피크입니다.es 전파는 보통 현지 시간으로 자정까지 종료됩니다.

28.2MHz, 50MHz 및 70MHz 부근에서 동작하는 무선 전파 비콘을 관찰하면 여름 시즌 대부분의 날에 E의 Maximum Observated Frequency(MOF; 최대 관측 주파수)가 약 30MHz에 잠복하고 있음을 알 수 있습니다.다만, 다음의 10분 이내에 MOF가 100MHz까지 치솟거나 하는 경우도 있습니다.피크 위상은 주기성이 약 5인 MOF의 발진을 포함한다.10분.Es 싱글 홉의 전파 범위는 보통 1000~2000km(600~1250마일)이지만 멀티 홉의 경우 더블 레인지로 관찰됩니다.신호는 매우 강하지만 딥 페이딩이 느립니다.

대류권 모드

VHF 및 UHF 대역의 전파는 20km(12마일)^[10][3] 미만의 대기 하층인 대류권의 굴절 때문에 시야를 약간 벗어나 이동할 수 있다.이는 온도와 압력에 따른 공기의 굴절률 변화 때문이다.대류권 지연은 GPS(^[11]Global Positioning System)와 같은 무선 측거 기술의 오류 원인입니다.또, 비정상 상태에서는, 보다 먼 거리에서의 전파가 가능하게 되는 경우가 있습니다.

대류권 덕트

대기의 수직 수분 함량과 온도 프로파일의 갑작스러운 변화로 인해 UHF, VHF 및 마이크로파 신호가 일반적인 무선 수평을 넘어 최대 2,000km(1,200마일)까지 수백 킬로미터(마일) 전파될 수 있습니다.반전층은 대부분 고기압 지역에서 관찰되지만, 이러한 랜덤하게 발생하는 전파 모드를 생성하는 몇 가지 대류권 기상 조건이 있다.비전도성을 위한 반전층의 고도는 일반적으로 100에서 1,000미터(330에서 3,280피트) 사이이며, 약 500에서 3,000미터(1,600에서 9,800피트)의 덕트를 위해 발견되며, 이벤트의 지속 시간은 일반적으로 몇 시간에서 며칠까지이다.주파수가 높을수록 신호 강도가 가장 극적으로 증가하는 반면, VHF 및 HF가 낮을 경우 효과는 무시할 수 있습니다.전파 경로 감쇠는 빈 공간 손실보다 낮을 수 있습니다.따뜻한 지면과 차가운 공기 수분 함량과 관련된 일부 덜 반전된 유형은 연중 특정 시간 및 시간에 정기적으로 발생합니다.전형적인 예로는 늦여름, 이른 아침 대류권 강화가 있을 수 있다. 몇 시간 동안 최대 수백 km(마일) 거리에서 신호를 가져온다.

대류권 산란(트로포스크래터)

VHF 이상 주파수에서는 약 9.7km(6마일) 높이에서 대기 밀도의 작은 변화(진동)가 보통 무선 주파수 에너지의 일부를 지상으로 산란시킬 수 있습니다.대류권 산란(트로포스카터) 통신 시스템에서는 마이크로파의 강력한 빔이 지평선 위를 겨냥하고 빔이 통과하는 대류권 부분을 겨냥하여 고이득 안테나가 작은 산란 신호를 수신합니다.트로포스카터 시스템은 500마일 (800km) 떨어진 기지들 사이에 수평을 넘는 통신을 할 수 있으며, 통신 위성이 통신 위성을 대체했던 1960년대 이전에 군은 알래스카 전역을 커버하는 화이트 앨리스 통신 시스템과 같은 네트워크를 개발했다.

비의 산란

비 산란은 순수하게 마이크로파 전파 모드이며 10GHz 전후로 관찰되는 것이 가장 좋지만 수 기가헤르츠까지 확장됩니다. 즉, 산란 입자의 크기 대 파장의 한계입니다.이 모드는 수평 편파 및 수직 편파 측면 산란을 사용할 때 신호를 대부분 전방 및 후방으로 산란합니다.전방 산란에서는 일반적으로 800km(500마일)의 전파 범위가 발생합니다.눈송이와 얼음 알갱이에 의한 산란도 발생하지만, 수면이 없는 얼음에서 산란하는 것은 덜 효과적이다.이 현상에 대한 가장 일반적인 적용은 마이크로파 비 레이더이지만, 빗줄기 산란 전파는 예상치 못하거나 원하지 않는 신호가 간헐적으로 전파되는 성가신 일이 될 수 있다.고도가 낮고 범위가 짧지만 곤충에게서도 비슷한 반사가 일어날 수 있다.또한 비는 포인트 투 포인트 및 위성 마이크로파 링크의 감쇠를 일으킨다.열대성 호우 동안 30GHz에서 최대 30dB의 감쇠 값이 관측되었다.

비행기의 산란

비행기의 산란(또는 대부분의 경우 반사)은 마이크로파를 통해 VHF에서 관찰되며 후방 산란 외에도 산악 지형에서도 최대 500km(300마일)의 순간적인 전파를 일으킨다.가장 일반적인 후방 산란 애플리케이션은 항공 교통 레이더, 정전기 전방 산란 유도 미사일 및 비행기 탐지 트립 와이어 레이더 및 미국 우주 레이더입니다.

번개 산란

번개 산란은 때때로 약 500km(300마일)의 거리에 걸쳐 VHF와 UHF에서 관찰되었다.뜨거운 번개 채널은 전파를 순식간에 산란시킨다.낙뢰로 인한 RF 노이즈 버스트는 열린 채널의 초기 부분을 사용할 수 없게 만들고 낮은 고도와 높은 기압에서의 재결합으로 인해 이온화가 빠르게 사라집니다.마이크로파 레이더를 사용하여 고온 번개 채널을 잠시 관찰할 수 있지만, 통신에서 이 모드를 실제로 사용하는 것은 발견되지 않았습니다.

기타 효과

회절

칼끝 회절은 날카로운 모서리 주위에 전파가 휘어지는 전파 모드입니다.예를 들어, 이 모드는 가시선 패스를 사용할 수 없는 경우에 산맥을 넘어 무선 신호를 송신하기 위해 사용됩니다.단, 각도가 너무 날카롭거나 신호가 회절되지 않습니다.회절 모드에서는 신호 강도를 높여야 하므로 동등한 가시선 경로보다 더 높은 전력 또는 더 나은 안테나가 필요합니다.

회절은 장애물의 파장과 크기 사이의 관계에 따라 달라집니다.즉, 장애물의 크기(파장 단위)입니다.낮은 주파수는 언덕과 같은 크고 부드러운 장애물 주변에서 더 쉽게 회절됩니다.예를 들어 언덕에 의한 음영으로 인해 VHF(또는 고주파) 통신이 불가능한 경우에도 표면파가 거의 사용되지 않는 HF 대역의 상부를 사용하여 통신할 수 있습니다.

고주파에서는 작은 장애물에 의한 회절 현상도 중요하다.도시 셀룰러 텔레포니용 신호는 도시 환경의 지붕 위를 이동할 때 지상면 효과에 의해 지배되는 경향이 있습니다.그런 다음 지붕 가장자리를 넘어 도로로 회절하며, 이 도로에서는 다중 경로 전파, 흡수 및 회절 현상이 지배적입니다.

흡수.

저주파 전파는 벽돌과 돌을 통해 쉽게 전달되며 VLF는 바닷물까지 투과한다.주파수가 상승함에 따라 흡수 효과가 더욱 중요해집니다.마이크로파 이상의 주파수에서 대기 중 분자 공명에 의한 흡수(대부분 물, HO₂ 및 산소, O₂)는 전파의 주요 요인이다.예를 들어 58~60GHz 대역에서는 메이저 흡수 피크가 존재하기 때문에 이 대역은 장거리 사용에 사용할 수 없습니다.이 현상은 제2차 세계대전의 레이더 연구 중에 처음 발견되었다.약 400GHz 이상에서는 지구의 대기가 일부(오존에 의해 차단되는 UV광까지)를 통과하면서 스펙트럼의 대부분을 차단하지만 가시광선과 근적외선 일부는 전송된다.폭우와 내리는 눈도 마이크로파 흡수에 영향을 미칩니다.

HF 전파 측정

HF 전파 조건은 Voice of America Coverage Analysis Program 등의 무선 전파 모델을 사용하여 시뮬레이션할 수 있으며 실시간 측정은 chirp 송신기를 사용하여 수행할 수 있습니다.무선 아마추어의 경우 WSPR 모드는 송신기와 ^[12]수신기의 네트워크 간에 실시간 전파 조건이 있는 맵을 제공합니다.특별한 비콘이 없어도 실시간 전파 조건을 측정할 수 있습니다.전세계 수신자 네트워크는 아마추어 무선 주파수의 모스 부호 신호를 실시간으로 해독하고 ^[13]수신된 모든 스테이션에 대해 정교한 검색 기능과 전파 지도를 제공합니다.

실용적 효과

일반인은 여러 가지 방법으로 무선 전파 변화의 영향을 알 수 있습니다.

AM 방송에서는 중파 대역에서 하룻밤 사이에 발생하는 극적인 전리층 변화가 미국에서는 송신기 전력 출력 수준과 야간의 천파 전파에 대처하기 위한 지향성 안테나 패턴을 가진 독특한 방송 라이선스 방식을 추진하고 있습니다.어두운 시간대에 변경 없이 운행할 수 있는 방송국은 극히 드물며, 일반적으로 북미 ^[14]지역의 맑은 채널에서만 운행됩니다.많은 역들이 낮 시간 외에 운행할 수 있는 허가를 전혀 받지 않았습니다.

FM 방송(및 소수의 나머지 저대역 TV 방송국)의 경우, 날씨는 VHF 전파 변화의 주요 원인이며, 하늘이 대부분 구름 ^[15]덮개가 없는 주간 변화도 있습니다.이러한 변화는 날씨가 맑은 심야 및 이른 아침 시간 등 기온 역전 시 가장 뚜렷하게 나타나며, 이로 인해 지상과 주변 공기가 더 빨리 냉각됩니다.이것은 이슬, 서리 또는 안개를 일으킬 뿐만 아니라 전파의 바닥에 약간의 "끌림"을 일으켜 정상적인 전파 지평선을 넘어 지구의 곡률을 따라갈 수 있도록 신호를 아래로 구부립니다.그 결과 보통 다른 미디어 시장에서 여러 방송국이 청취되고 있습니다.일반적으로 이웃한 방송국이기도 하지만 때로는 수백 킬로미터(마일) 떨어진 곳에서 방송되는 경우도 있습니다.얼음 폭풍은 또한 반전의 결과이기도 하지만, 이것은 보통 더 산란된 전방향 전파를 유발하며, 주로 날씨 라디오 방송국에서 간섭을 일으킨다.늦봄과 초여름에는 다른 대기 요인의 조합으로 인해 고출력 신호를 1000km(600마일) 이상 멀리 떨어뜨릴 수 있습니다.

비브로드캐스트 신호도 영향을 받습니다.휴대전화 신호는 700~2600MHz 범위의 UHF 대역으로 날씨로 인한 전파 변화를 더욱 쉽게 일으킬 수 있습니다.인구밀도가 높은 도시(및 어느 정도 교외) 지역에서는 간섭을 줄이기 위해 더 낮은 유효 복사 전력과 빔 기울기를 사용하는 더 작은 셀을 사용함으로써 이러한 현상이 부분적으로 상쇄되어 주파수 재사용과 사용자 용량을 증가시킨다.그러나, 이것은 더 많은 시골 지역에서는 매우 비용 효율적이지 않기 때문에, 이러한 셀은 더 크고 전파 조건이 허락할 때 더 먼 거리에 간섭을 일으킬 가능성이 더 높다.

셀 간 핸드오프를 처리하는 셀룰러 네트워크의 방식 덕분에 일반적으로 사용자에게 투명하지만, 국경을 넘나드는 신호가 관련되면 출국하지 않았음에도 불구하고 국제 로밍에 예기치 않은 요금이 발생할 수 있습니다.이것은 종종 미국/멕시코 국경의 서쪽 끝의 샌디에이고 남부와 티후아나 북부, 그리고 미국/캐나다 국경을 따라 디트로이트 동부와 윈저 서부 사이에서 발생합니다.신호가 디트로이트 강보다 훨씬 큰 수역 위를 방해받지 않고 이동할 수 있고, 차가운 수온은 지표면의 공기 역전을 일으키기 때문에, 이러한 "프링 로밍"은 때때로 오대호를 가로질러 카리브해의 섬들 사이에서 발생합니다.신호는 도미니카 공화국에서 푸에르토리코의 산 중턱으로 건너뛸 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이며, 특히 미국과 영국령 버진아일랜드 사이에서 건너뛸 수 있다.의도하지 않은 크로스 보더 로밍은 휴대전화 회사의 과금 시스템에 의해 자동으로 삭제되는 경우가 많지만 섬간 로밍은 일반적으로 삭제되지 않습니다.

경험적 모형

전파 전파 모델 또는 전파 주파수 전파 모델이라고도 하는 전파 모델은 주파수, 거리 및 기타 조건의 함수로서 전파 전파의 특성화를 위한 경험적 수학 공식입니다.일반적으로 단일 모델은 유사한 제약 조건 하에서 모든 유사한 링크에 대한 전파 동작을 예측하기 위해 개발됩니다.전파가 한 곳에서 다른 곳으로 전파되는 방식을 공식화하는 것을 목표로 작성된 이러한 모델은 일반적으로 송신기의 링크 또는 유효 커버리지 영역을 따라 경로 손실을 예측합니다.

무선 링크를 따라 발생하는 경로 손실이 링크 전파 특성화의 주요 요인으로 작용하기 때문에, 무선 전파 모델은 일반적으로 송신기의 커버리지 영역을 예측하거나 다른 지역에서의 신호 분포를 모델링하는 보조 작업을 통해 경로 손실을 실현하는 데 초점을 맞춥니다.

각각의 개별 통신 링크는 다른 지형, 경로, 장애물, 대기 조건 및 기타 현상에 직면해야 하기 때문에 단일 수학 방정식으로 모든 통신 시스템의 정확한 손실을 공식화하는 것은 어렵다.그 결과, 다른 조건 하에서 다른 유형의 무선 링크에 대해 다른 모델이 존재합니다.모델은 고려된 조건이 발생할 특정 확률 하에서 링크의 중앙 경로 손실을 계산하는 데 의존합니다.

무선 전파 모델은 본질적으로 경험적입니다. 즉, 특정 시나리오에 대해 수집된 대량의 데이터를 기반으로 개발됩니다.모든 모델에서 특정 시나리오에서 발생할 수 있는 모든 종류의 상황에 충분한 선호도(또는 충분한 범위)를 제공할 수 있도록 데이터 수집이 충분히 커야 합니다.모든 경험적 모델과 마찬가지로, 무선 전파 모델은 링크의 정확한 동작을 나타내는 것이 아니라 지정된 조건 하에서 링크가 보일 가능성이 가장 높은 동작을 예측합니다.

다양한 조건에서 전파 동작을 실현하기 위한 요구를 충족시키기 위해 다양한 모델이 개발되었습니다.무선 전파 모델에는 다음과 같은 유형이 있습니다.

빈 공간 감쇠 모델

• 빈 공간 경로 손실
• 빈 공간에서의 쌍극자 전계 강도
• 프리이스 전달 방정식

옥외 감쇠 모델

• 지형 모델
  • ITU 지형 모델
  • 엘리 모형
  • 2선 지상 반사 모델
• 도시 모형
  • 오쿠무라 모형
  • 도시용 하타 모델
  • 교외용 하타 모델
  • 오픈 에어리어용 Hata 모델
  • COST Hata 모델

실내 감쇠 모델

• 실내 감쇠용 ITU 모델
• 로그 거리 경로 손실 모델

「 」를 참조해 주세요.

각주

레퍼런스

추가 정보

외부 링크

• NOAA 데이터를 기반으로 한 솔라 위젯 전파 위젯.WordPress 플러그인으로도 사용할 수 있습니다.
• ARL 전파 페이지 무선 전파에 관한 American Radio Relay League 페이지.
• HF 전파 및 전리층 예측 서비스 - 호주
• NASA 우주 기상 행동 센터
• 온라인 전파 도구, HF 태양 데이터 및 HF 전파 튜토리얼
• HF 전리층 전파 수 페이지