9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2007-04-14)

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2007-04-14 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2007-04-14 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 하나의 정보를 여러 개의 반송파로 분할하고, 분할된 반송파 사이의 주파수 간격을 최소화하기 위해 직교 다중화해서 전송하는 통신방식으로, 와이브로 및 디지털 멀티미디어 방송 등에 사용되는 기술은?

  1. OOK
  2. FHSS
  3. DSSS
  4. OFDM
(정답률: 94%)
  • OFDM은 고속의 데이터 스트림을 여러 개의 저속 부반송파로 나누어 직교(Orthogonal)하게 전송함으로써 주파수 효율을 극대화하는 방식으로, 와이브로와 디지털 멀티미디어 방송의 핵심 기술입니다.
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2. 100MHz의 반송파를 사용하여 10kHz의 대역폭을 갖는 신호를 DSB-LC(Double Sideband-Large Carrier)변조하여 전송하고자 한다. 다음 중 옳지 않은 것은?

  1. 이 방식으로 변조된 신호는 주파수 변조된 신호보다 무선 채널에서 겪게 되는 페이딩(fading) 현상의 영향을 많이 받게 된다.
  2. 비동기 검파방식의 수신기를 사용해서 메시지 신호를 복조할 수 있다.
  3. 전송 전력의 일부분은 반송파를 전송하는 데 사용된다.
  4. 이 방식으로 변조된 신호를 전송하는 데 필요한 대역폭은 10kHz이다.
(정답률: 87%)
  • AM 변조(DSB-LC) 신호의 전송 대역폭은 메시지 신호 대역폭의 2배가 필요합니다.

    오답 노트
    이 방식으로 변조된 신호를 전송하는 데 필요한 대역폭은 10kHz이다: 메시지 대역폭이 $10\text{kHz}$이므로 전송 대역폭은 $20\text{kHz}$가 되어야 합니다.
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3. 다음 중 안테나에서 임피던스 정합이 이루어지지 않은 경우 발생되는 현상과 관계가 없는 것은 무엇인가?

  1. FM 방송에서 왜곡(distortion)의 감소
  2. 급전선의 손실 증가
  3. 최대 전력 전송의 저하
  4. TV 방송에서 이중상(ghost) 현상의 발생
(정답률: 85%)
  • 임피던스 정합이 이루어지지 않으면 반사파가 발생하여 전송 효율이 떨어지고 신호 왜곡이 증가합니다. 따라서 FM 방송에서 왜곡이 감소한다는 설명은 정합 불량 시 발생하는 현상과 정반대되는 내용입니다.

    오답 노트
    급전선 손실 증가, 최대 전력 전송 저하, 이중상 현상 발생: 모두 임피던스 불일치로 인한 반사파 때문에 발생하는 현상입니다.
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4. 전파의 속도가 300,000km/s라고 가정하면, 파장이 10cm인 전파의 주파수는?

  1. 30MHz
  2. 300MHz
  3. 3GHz
  4. 30GHz
(정답률: 86%)
  • 전파의 속도, 주파수, 파장의 관계식을 이용하여 주파수를 계산합니다.
    ① $f = \frac{v}{\lambda}$
    ② $f = \frac{300,000 \times 10^{3}}{0.1}$
    ③ $f = 3 \times 10^{9}$ 즉, $3\text{GHz}$
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5. 무선통신에서 신호와 시스템 해석 시 중요한 개념인 '스펙트럼(spectrum)'은 다음 중 어디에 기초를 두고 해석하는가?

  1. 진폭
  2. 주파수
  3. 전송매체
  4. 데이터 전송율
(정답률: 100%)
  • 스펙트럼은 시간 영역의 신호를 푸리에 변환하여 주파수 성분별로 분석하는 개념이므로 주파수에 기초하여 해석합니다.
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6. 각변조된 신호 s(t) = 20cos(800πt+10πcos7t)가 있다. 여기서 신호 s(t)는 전압이고 단위는 V이다. 또한 t의 단위는 초이다. 이 신호 s(t)의 순시 주파수(instantaneous frequency)를 바르게 표시한 것은? (단위: Hz)

  1. 400 + 35cos7t
  2. 400 - 35sin7t
  3. 400t + 5cos7t
  4. 800πt + 10cos7t
(정답률: 43%)
  • 순시 주파수는 위상 함수 $\theta(t)$를 시간 $t$에 대해 미분한 후 $2\pi$로 나누어 구합니다.
    위상 $\theta(t) = 800\pi t + 10\pi \cos 7t$이므로, 이를 미분하면 $\theta'(t) = 800\pi - 70\pi \sin 7t$가 됩니다.
    따라서 순시 주파수 $f(t) = \frac{\theta'(t)}{2\pi} = \frac{800\pi - 70\pi \sin 7t}{2\pi} = 400 - 35 \sin 7t$ Hz 가 됩니다.
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7. 주파수가 50kHz인 정현파 신호를 100MHz의 반송파 주파수로써 주파수 변조(FM)하여 최대 주파수 편이가 500kHz가 되었다고 하자. 발생된 FM 신호의 근사적인 대역폭[kHz]은 얼마인가?

  1. 50
  2. 100
  3. 550
  4. 1,100
(정답률: 85%)
  • FM 신호의 대역폭은 카슨의 법칙(Carson's rule)을 사용하여 신호 주파수와 최대 주파수 편이의 합에 2를 곱해 구합니다.
    ① [기본 공식] $BW = 2 \times (f_m + \Delta f)$
    ② [숫자 대입] $BW = 2 \times (50 + 500)$
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8. 송신 전력의 크기가 10W, 수신 전력의 크기가 1mW일 경우, 자유 공간 손실은 몇 dB인가? (단, 이상적인 전방향 안테나를 가정한다)

  1. 40
  2. 60
  3. 80
  4. 100
(정답률: 86%)
  • 송신 전력과 수신 전력의 비를 데시벨(dB) 단위로 환산하여 자유 공간 손실을 계산합니다.
    ① $L = 10 \log_{10} \frac{P_{t}}{P_{r}}$
    ② $L = 10 \log_{10} \frac{10}{0.001}$
    ③ $L = 40$
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9. 마이크로파 통신방식의 특징이 아닌 것은?

  1. 통신의 범위는 특수한 경우를 제외하고는 장애물이 없는 가시거리 내이다.
  2. 안테나 이득이 커서 S/N비(Signal-to-Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
  3. 초단파에 비해 파장이 길고, 파라볼라 안테나를 사용한다.
  4. 지향성이 강하여 타회선의 영향을 적게 받는다.
(정답률: 95%)
  • 마이크로파는 초단파보다 주파수가 더 높기 때문에 파장은 상대적으로 더 짧습니다.

    오답 노트
    파장이 길고: 주파수가 높으므로 파장은 짧음
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10. 위상고정루프(PLL:Phase Locked Loop)를 이용하여 FM 신호의 위상신호를 복조하고자 한다. PLL의 구성요소와 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전압의 변화를 주파수 변화로 바꾸는 전압조정발진기(VCO)가 사용된다.
  2. 주파수 변화를 진폭 변화로 변환하기 위하여 공진기(resonator)가 사용된다.
  3. 루프여파기(Loop filter)는 저주파여파기로서 고주파 성분을 차단한다.
  4. 입력 FM 신호와 피드백 신호와의 위상오차에 비례하는 전압을 발생시키는 위상검출기(phase detector)가 사용된다.
(정답률: 100%)
  • PLL은 입력 신호와 VCO의 출력 신호의 위상을 비교하여 동기화하는 회로입니다. 주파수 변화를 진폭 변화로 바꾸는 공진기는 PLL의 구성 요소가 아니며, PLL은 위상 검출기, 루프 여파기, 전압조정발진기(VCO)로 구성됩니다.
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11. 광 통신에서 주로 사용하는 전자파는 무엇인가?

  1. 적외선
  2. 자외선
  3. 방사선
  4. 감마선
(정답률: 81%)
  • 광섬유를 통한 빛의 전송 시 손실이 가장 적고 효율적인 파장대인 적외선 영역을 주로 사용합니다.
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12. 이동 통신 시스템은 셀(cell)을 기본 서비스 단위로 하여 이동성을 제공하는 시스템이다. 현재 사용하는 이동전화에서의 매크로 셀(macro cell)의 반지름은 몇 km인가?

  1. 0.2이내
  2. 0.5~1
  3. 5~30
  4. 100이상
(정답률: 85%)
  • 이동 통신 시스템에서 매크로 셀(macro cell)은 광범위한 지역을 커버하는 기본 셀 단위로, 일반적으로 반지름이 $5 \sim 30 \text{km}$ 정도의 범위를 가집니다.
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13. 현재 위치에서 목표물까지의 거리를 R이라고 하고, 레이더를 이용하여 목표물까지의 거리를 추정하고자 한다. 레이더에서 보내는 신호를 s(t)라고 하면 레이더에서 수신된 신호를 다음과 같이 나타낼 수 있다. 레이더에서 수신된 신호를 △1μsec시간 간격으로 샘플링하면, τ0=n0△가 되고 수신 신호를 다음과 같은 이산 신호로 나타낼 수 있다. 레이더의 신호 처리 장치를 통해 n0가 100으로 추정되었다면, 목표물까지의 거리 R[km]은? (단, 전파의 속도는 300,000km/s라고 가정한다)

  1. 15
  2. 30
  3. 1,500
  4. 3,000
(정답률: 19%)
  • 레이더에서 송신된 전파가 목표물에 맞고 돌아오는 왕복 시간 $\tau_0$를 이용하여 거리를 계산합니다. 전파의 속도를 $c$라고 할 때, 거리 $R$은 왕복 거리의 절반으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{c \times \tau_0}{2}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{300,000 \times (100 \times 1 \times 10^{-6})}{2}$
    ③ [최종 결과] $R = 15$
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14. 마이크로파의 지향성을 증가시키기 위한 방법에 해당되지 않는 것은?

  1. 전자 나팔관(electromagnetic horn)을 사용한다.
  2. 전파렌즈 안테나(lens antenna)를 사용한다.
  3. 적당한 반사기(reflector)를 이용한다.
  4. 집중 회로(lumped circuit)로 구현한다.
(정답률: 67%)
  • 마이크로파의 지향성을 높이기 위해서는 전파를 한 방향으로 모아주는 구조가 필요합니다. 전자 나팔관, 전파렌즈, 반사기는 모두 전파를 집중시키는 장치이지만, 집중 회로(lumped circuit)는 소자의 크기가 파장에 비해 매우 작아 지향성을 제어하는 안테나 구조와는 무관합니다.
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15. 수직 접지 안테나의 수직면 내의 지향 특성으로 맞는 것은?

(정답률: 80%)
  • 수직 접지 안테나는 지면을 거울처럼 활용하여 수직 방향으로는 무지향성이며, 수직면 내에서는 지면 반사로 인해 특정 각도에서 최대 방사가 일어나는 특성을 가집니다. 따라서 정답은 입니다.
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16. 무선 인터넷 표준인 WAP(Wireless Application Protocol)의 프로토콜 구조가 아닌 것은?

  1. WTLS(Wireless Transport Layer Security)
  2. WAE(Wireless Application Environment)
  3. Bearers
  4. WML(Wireless Markup Language)
(정답률: 23%)
  • WAP 프로토콜 스택은 WAE, WTS(WTLS 포함), Bearers의 계층 구조로 이루어져 있습니다. WML(Wireless Markup Language)은 WAP 환경에서 콘텐츠를 작성하기 위한 마크업 언어이며, 프로토콜 계층 구조에 속하는 프로토콜이 아닙니다.
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17. 우주통신 및 위성통신에서 우주국과 지구국 사이의 통신에 사용되는 주파수 대역인 전파의 창(Radio Window) 범위 결정 요소가 아닌 것은?

  1. 도플러 효과
  2. 대기에서의 전파 흡수
  3. 우주 잡음의 영향
  4. 전리층의 영향
(정답률: 69%)
  • 전파의 창(Radio Window)은 우주 공간의 전파가 지구 대기를 통과할 수 있는 주파수 범위를 말하며, 주로 대기 및 우주 환경 요소에 의해 결정됩니다.

    오답 노트
    도플러 효과: 도플러 효과는 상대 속도에 의한 주파수 변화 현상일 뿐, 전파가 통과할 수 있는 대역폭(창)을 결정하는 요소는 아닙니다.
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18. 위성통신에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 네비게이션에 사용되는 GPS는 위성통신의 한 분야이다.
  2. 위성통신 시스템은 위성 부분, 지상관제 부분, 지구국 부분으로 구성된다.
  3. 위성이 위치한 고도에 따라 저궤도 위성, 중궤도 위성, 정지궤도 위성으로 구분된다.
  4. 수동위성은 중계증폭기를 탑재하여 지상에서 전송된 전파 신호를 증폭하여 전송한다.
(정답률: 91%)
  • 수동위성은 증폭기 없이 지상에서 전송된 전파를 단순히 반사시켜 방향만 바꾸어 주는 역할을 합니다.

    오답 노트
    수동위성은 중계증폭기를 탑재하여 지상에서 전송된 전파 신호를 증폭하여 전송한다: 증폭기를 탑재하여 신호를 재생성하는 것은 능동위성입니다.
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19. 다음 그림과 같은 무손실 전송선로에서 반사파의 전력이 입사파 전력의 4%인 경우 전압 정재파비(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)는?

  1. 0.25
  2. 1.5
  3. 2
  4. 2.5
(정답률: 48%)
  • 반사파 전력이 입사파 전력의 4%일 때, 전압 반사계수 $\Gamma$를 먼저 구한 후 전압 정재파비(VSWR)를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $VSWR = \frac{1 + \Gamma}{1 - \Gamma}, \Gamma = \sqrt{\frac{P_{ref}}{P_{inc}}}$
    ② [숫자 대입] $\Gamma = \sqrt{0.04} = 0.2, VSWR = \frac{1 + 0.2}{1 - 0.2}$
    ③ [최종 결과] $VSWR = 1.5$
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20. AM 슈퍼헤테로다인 수신기(상측헤테로다인)에서 1500kHz의 전파를 수신할 때, 혼신을 야기할 수 있는 영상 신호(image signal)의 주파수 값[kHz]은? (단, 중간 주파수는 455kHz이다)

  1. 2,410
  2. 1,955
  3. 1,045
  4. 590
(정답률: 87%)
  • 상측헤테로다인 수신기에서 영상 주파수는 수신 주파수보다 중간 주파수의 2배만큼 높은 곳에 위치합니다.
    ① [기본 공식] $f_{img} = f_{rf} + 2f_{if}$
    ② [숫자 대입] $f_{img} = 1500 + 2 \times 455$
    ③ [최종 결과] $f_{img} = 2410$
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