단파통신에서 주파수를 주/야간, 계절별로 다르게 사용하는 이유

1. 개요

2. 전리층

3. 주파수대를 다르게 사용하는 이유

  3.1 주/야간

  3.2 계절별

 

 

 

 

 

 

<Prior Knowledge>

1. 전파의 분류

  - 전파가 지나다니는 통로 에 따라 지상파와 공간파로 나눌 수 있음

  1.1 지상파

     - 지상에서 전파되는 전파

<참조> http://ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=1624&id=350    

       가. 직접파

          - 가시거리 영역에서 송신점에서 수신점에 직접 도달,  VHF대 이상에서 이용

       나. 대지반사파

          - 대지, 건물, 반사판, 산악 등에서 반사된 후 수신점에 도달

       다. 지표파

          - 도전성인 지구 표면을 따라 전파, 장파 및 중파대에서 이용

       라. 회절파

          - 지상의 전파장애물을 넘어서 수신점에 도달 

 

  1.2 공간파

     - 대류권, 전리층 등 지구 상층 구간을 통해 전파되는 전파를 지칭

     - 지구 대기 상층 구조

 

<참조> http://skyobserver.net/qna_qa/26648   

       가. 대류권파

          - 지상 약 12km 이하 대기의 대류현상이 있는 대류권을 따라 전파되는 전파

          - 대류권 굴절파, 대류권 산란파, 대류권 반사파

       나. 전리층파

          - 지상 100~400km의 전리층에서 반사되거나 산란되는 전파

          - 전리층 반사파, 산란파, 활행파

          - 전리층의 구분

                D층: 70~90km, 주간에 발생하고 야간에 소멸함, 전자 밀도가 낮은 편

                E층: 90~130km, 전자 밀도는 주간에 최고, 야간에 적어짐

                Sporadic-E: E층의 높이에서 불규칙한 반사층 형성

                F층: 130~300 km, 하절기 주간의 F층은 F1과 F2층으로 나누어짐, 전자밀도가 가장 큼

          - 전리층에서의 전파진로

                주파수를 높이면 투과성이 강해짐

                입사각이 크면 반사가 잘됨

                전자밀도가 크면 반사가 잘됨

           

<참조> http://ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=1414&id=350

 

2. 주파수 대역별 주요 이용 영역

  - 장파대, 중파대 이하에서는 지표파

  - 단파대에서는 공간파(전리층 반사파)

  - 초단파대 이상에서는 직접파가 주로 이용됨

     

 

 

1. 개요

  - 장파대, 중파대 이하에서는 지표파을 이용하여 통신

  - 단파는 파장이 짧으므로 지표파는 감쇠가 심해 거의 실용성이 없음, 전리층 반사파을 주로 이용하여 통신

  - 초단파대는 전리층을 모두 투과해버림, 주로 직접파가 이용됨

 

2. 전리층

   - 전리층은 태양의 자외선 등이 원인이 되어 생성되며 높이에 따라 D, E, F층으로 분류됨

   - D층은 지상에서 70~90km 높이에 있으며 가장 고도가 낮고 전자밀도도 적은 층임, 높이가 낮아 주간에 태양을 향하고 있는 동안만 존재하고 야간에는 존재하지 않음

   - E층은 지상 약 100km 높이에 발생되며 전자밀도는 정오에 최대이고 야간에는 적어짐, 야간에 있어서 장파 및 중파대 전파를 반사하지만 단파는 이 층을 투과함 

   - F층은 지상 약 130~300km 높이에 나타나며 전자밀도가 가장 큼, 야간에도 상당히 큰 전자밀도를 유지하고 있어 단파대의 전파를 반사시킴

   - 주간에는 F2층이 약 200km 사이에 나타나며 야간에 이 두층은 합쳐짐 

 

3. 주파수대를 다르게 사용하는 이유

  3.1 주/야간

      - 단파통신은 전리층 반사파를 이용하므로 주/야간의 전리층 상태등에 따라 전파전파 특성이 영향을 받게 됨

      - 전자밀도가 높은 주간에는 전리층 D, E층 통과 시 받는 감쇠인 1종 감쇠가 작은 높은 주파수를 사용해야 통신이 가능함

      - 1종 감쇠는 주파수의 자승에 반비례하여 적어짐

      - 야간에는 D층이 소멸되므로 전리층 반사 시 받게 되는 2종 감쇠가 작은 낮은 주파수를 사용해야 통신이 가능함

      - 2종 감쇠는 주파수의 자승에 비례하여 적어짐

 

 <Prior knowledge>

  1종 감쇠: 전파가 전리층(주로 E층)을 통과할 때 받는 감쇠, 감쇠량은 전자밀도의 크기에 비례하고 주파수의 제곱에 반비례한다

  2종 감쇠: 전파가 전리층(E층 또는 F층)에서 반사될 때 받는 감쇠, 감쇠량은 주파수의 자승에 비례하여 커짐

 

  3.2 계절별

     - 전리층의 전자밀도와 높이는 일정하지 않고 일변화, 월변화, 계절변화 및 년변화를 하고 있음

     - F층의 전자밀도는 태양의 고도에 큰 영향을 받게되므로 여름의 전자밀도가 겨울보다 크게 됨

     - 따라서 양호한 단파통신을 위해선 여름에는 높은 주파수를 겨울에는 낮은 주파수를 사용해야함

     - 즉 계절별로 적절한 사용주파수대를 선정해서 사용해야 양호한 단파통신이 가능해짐

 

<참조>

             - 마이크로파: 300MHz~30GHz