9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2016-04-09)

9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2016-04-09 기출문제)

목록

1. 주파수 대역과 무선통신 또는 방송 기술이 바르게 짝지어진 것은? (순서대로 주파수 대역, 무선통신/방송 기술)

  1. 30[kHz], AM 라디오 방송
  2. 200[MHz], 위성 DMB
  3. 1.8[GHz], 잠수함 간 무선통신
  4. 2.4[GHz], 무선 랜
(정답률: 70%)
  • 2.4GHz 주파수 대역은 무선 랜에서 사용되는 주파수 대역으로, 무선 랜은 인터넷을 무선으로 연결하는 기술입니다. 따라서 2.4GHz 주파수 대역과 무선 랜이 바르게 짝지어진 것입니다.
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2. 다음 중 회절이 가장 잘 되는 전파는?

  1. 장파
  2. 중파
  3. 단파
  4. 극초단파
(정답률: 100%)
  • 장파는 파장이 길어서 건물이나 산 등 장애물을 통과하기 쉽고, 지구 곡면을 따라 전파가 전파되기 때문에 멀리까지 전파가 가능합니다. 따라서 회절이 가장 적게 일어나며, 장거리 통신에 적합한 전파입니다.
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3. 레이더에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 목표물에서 반사되어온 신호의 전력은 레이더 신호의 파장과 레이더의 단면적에 따라 달라진다.
  2. 레이더로부터 목표물까지의 방위는 일반적으로 무지향성 안테나를 사용하여 측정한다.
  3. 레이더로부터 목표물까지의 거리는 송신신호가 목표물에 도달하고 다시 돌아오는 데 걸리는 시간으로 계산할 수 있다.
  4. 레이더 시스템에서는 펄스파와 지속파(Continuous wave)가 사용될 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "레이더로부터 목표물까지의 방위는 일반적으로 무지향성 안테나를 사용하여 측정한다."가 옳지 않은 설명입니다. 무지향성 안테나는 방향성이 없기 때문에 방위를 측정할 수 없습니다. 대신, 방향성 안테나를 사용하여 방위를 측정합니다.
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4. 위성통신에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 광대역 통신이 가능하다.
  2. 전송 지연 문제가 발생할 수 있다.
  3. 통신의 보안성이 우수하다.
  4. FDMA, TDMA, CDMA 등 다원접속방식이 가능하다.
(정답률: 알수없음)
  • 위성통신은 지구 상의 어느 곳에서나 통신이 가능하며, 광대역 통신이 가능하며, FDMA, TDMA, CDMA 등 다원접속방식이 가능하다. 하지만 통신의 보안성이 우수하다는 것은 옳지 않다. 위성통신은 전파가 공중을 통해 전파되기 때문에 도청이나 해킹 등의 위협에 취약하다. 따라서 보안성을 강화하기 위해서는 암호화 기술 등의 보안 대책이 필요하다.
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5. 무선 채널에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 송신된 전파가 다중 경로로 진행하여 수신 시간이 퍼지는 현상을 지연확산(Delay spread)이라고 한다.
  2. 지연확산으로 인하여 주파수 선택적 페이딩 현상이 발생한다.
  3. 이동체의 속도가 느릴수록 도플러 확산(Doppler spread)이 커진다.
  4. 도플러 확산은 시간 선택적 페이딩을 발생시킨다.
(정답률: 100%)
  • "이동체의 속도가 느릴수록 도플러 확산(Doppler spread)이 커진다."가 옳지 않은 설명입니다. 이동체의 속도가 느릴수록 도플러 확산은 작아지며, 속도가 빠를수록 커집니다. 이는 도플러 효과에 의해 발생하는 것으로, 이동체의 속도가 빠를수록 전파의 주파수가 변화하는 정도가 크기 때문입니다.
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6. 이동통신 시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 셀룰러 시스템에서 셀 크기를 줄이면 전체 가입자 용량을 증대시킬 수 있다.
  2. TDMA 시스템에서는 레이크 수신기(Rake receiver)를 사용하여 다중경로 페이딩의 영향을 극복할 수 있다.
  3. CDMA 셀룰러 시스템에서는 FDMA 셀룰러 시스템과 달리 인접한 셀에서 동일한 주파수를 사용할 수 있다.
  4. 동기식 DS－CDMA 셀룰러 시스템에서는 PN 코드의 오프셋 값에 의해 기지국을 구별하며 멀리 떨어진 기지국에서는 PN 코드의 오프셋 값을 재사용할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "TDMA 시스템에서는 레이크 수신기(Rake receiver)를 사용하여 다중경로 페이딩의 영향을 극복할 수 있다."가 옳지 않은 것이다. TDMA 시스템에서는 레이크 수신기를 사용하여 다중경로 페이딩의 영향을 극복할 수 있다. 레이크 수신기는 다중경로에서 수신된 신호를 분석하여 각 경로의 시간 지연과 강도를 파악하고, 이를 결합하여 원래의 신호를 복원하는 기술이다.
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7. 안테나에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 안테나 이득은 안테나 유효면적의 제곱에 비례한다.
  2. 안테나에서 방사된 전파의 전력은 거리의 제곱에 반비례한다.
  3. 등방성 안테나(Isotropic antenna)의 지향성은 1이다.
  4. 전압정재파비(VSWR)는 1 이상이다.
(정답률: 46%)
  • "전압정재파비(VSWR)는 1 이상이다."가 옳지 않은 설명입니다.

    안테나 이득은 안테나가 전파를 방출하는 능력을 나타내는 값으로, 안테나 유효면적의 제곱에 비례합니다. 안테나에서 방사된 전파의 전력은 거리의 제곱에 반비례하므로, 거리가 멀어질수록 전력이 약해집니다. 등방성 안테나(Isotropic antenna)의 지향성은 1로, 모든 방향으로 동일한 전파를 방출합니다.
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8. 지구국 안테나에 급전되는 송신 전력이 30[dBW], 송신 안테나 이득이 50[dB], 위성 수신 안테나 이득이 40[dB], 안테나 지향 오차를 포함한 전파 경로상의 총 손실이 220[dB]일 때, 위성의 수신 전력[dBm]은?

  1. －70
  2. －100
  3. －130
  4. －140
(정답률: 40%)
  • 송신 전력: 30[dBW] = 1000[W]
    송신 안테나 이득: 50[dB]
    위성 수신 안테나 이득: 40[dB]
    안테나 지향 오차를 포함한 전파 경로상의 총 손실: 220[dB]

    총 이득 = 송신 안테나 이득 + 위성 수신 안테나 이득 - 안테나 지향 오차를 포함한 전파 경로상의 총 손실
    총 이득 = 50[dB] + 40[dB] - 220[dB] = -130[dB]

    위성의 수신 전력 = 송신 전력 × 10^(총 이득[dB]/10)
    위성의 수신 전력 = 1000[W] × 10^(-130[dB]/10) = 0.0000000001[W]

    위성의 수신 전력[dBm] = 10×log10(위성의 수신 전력[W]/0.001)
    위성의 수신 전력[dBm] = 10×log10(0.0000000001[W]/0.001) = -70[dBm]

    따라서, 정답은 "－70"입니다.
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9. 디지털 통신시스템에서 정합필터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 비트 구간이 T인 이진 신호 s(t)를 전송하고, 채널은 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN) 환경이며, K는 상수이다)

  1. 비트오류확률을 최소로 하는 필터이다.
  2. 필터의 임펄스 응답은 Ks(T-t)이다.
  3. 시간 t = T 에서 상관 수신기와 동일한 결과를 얻을 수 있다.
  4. 시간 t = T 에서 출력의 신호 대 잡음비를 최소로 만든다.
(정답률: 59%)
  • "비트오류확률을 최소로 하는 필터이다."는 정합필터의 설명으로 옳은 내용입니다.

    "필터의 임펄스 응답은 Ks(T-t)이다."는 정합필터의 임펄스 응답을 나타내는 공식으로 옳은 내용입니다.

    "시간 t = T 에서 상관 수신기와 동일한 결과를 얻을 수 있다."는 정합필터와 상관 수신기의 동일성을 나타내는 내용으로 옳은 내용입니다.

    따라서, 옳지 않은 내용은 "시간 t = T 에서 출력의 신호 대 잡음비를 최소로 만든다."입니다. 정합필터는 비트오류확률을 최소화하기 위한 필터이기 때문에, 출력의 신호 대 잡음비를 최소로 만드는 것은 아닙니다.
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10. 정보신호 m(t) = Amcos(2πfmt)를 PM 또는 FM 변조한 후의 신호가 s(t) = Accos(θi(t))일 때, 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. PM 또는 FM 변조된 신호의 진폭은 일정하다.
  2. PM 변조된 신호의 θi(t)는 m(t)의 미분 값에 따라 선형적으로 변화한다.
  3. FM 변조된 신호의 순시 주파수는 m(t)에 따라 선형적으로 변화한다.
  4. FM 변조된 신호의 θi(t)는 m(t)의 적분 값에 따라 선형적으로 변화한다.
(정답률: 알수없음)
  • "FM 변조된 신호의 θi(t)는 m(t)의 적분 값에 따라 선형적으로 변화한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    PM 변조된 신호의 θi(t)는 m(t)의 미분 값에 따라 선형적으로 변화합니다. 이는 PM 변조된 신호의 위상이 m(t)의 미분 값에 비례하기 때문입니다.

    FM 변조된 신호의 순시 주파수는 m(t)에 따라 선형적으로 변화합니다. 이는 FM 변조된 신호의 위상이 m(t)의 적분 값에 비례하기 때문입니다.

    따라서, "PM 변조된 신호의 θi(t)는 m(t)의 미분 값에 따라 선형적으로 변화한다."가 옳은 설명입니다.
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11. MPSK(M-ary Phase Shift Keying) 변조방식에서 성상도(Constellation) 상 인접한 두 심벌 간의 위상 차이[rad]는?

  1. π/2M
  2. π/M
  3. 2π/M
  4. 4π/M
(정답률: 91%)
  • MPSK 변조방식에서 M-ary는 M개의 서로 다른 위상을 사용한다는 것을 의미합니다. 따라서 M개의 위상을 균등하게 분배하기 위해서는 360도(2π rad)를 M으로 나눈 값인 2π/M rad씩 차이가 나야 합니다. 예를 들어, 8PSK에서는 8개의 위상을 사용하므로, 인접한 두 심벌 간의 위상 차이는 2π/8 = π/4 rad가 됩니다. 따라서, 정답은 "2π/M"입니다.
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12. 그림과 같이 이동체가 72[km/h]의 속도로 X에서 Z 방향으로 이동하고 있다. 송신기(S)가 3[GHz]의 반송파로 신호 전송 시, 세 지점 X, Y, Z에서 발생하는 이동체 수신기에서의 도플러 천이(Doppler shift)[Hz]는? (단, √3 = 1.73 이고, 전파의 속도는 3×108 [m/s]이다)(순서대로 X, Y, Z)

  1. 0, 100, 173
  2. 173, 100, 0
  3. 100, 173, 346
  4. 346, 173, 100
(정답률: 알수없음)
  • 도플러 천이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    도플러 천이 = (속도/전파의 속도) × 주파수

    X 지점에서는 이동체가 전파와 같은 방향으로 이동하고 있으므로 도플러 천이는 0이다.

    Y 지점에서는 이동체가 전파와 반대 방향으로 이동하고 있으므로 도플러 천이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    도플러 천이 = (속도/전파의 속도) × 주파수
    = (72 × 1000/3600) / (3 × 10^8) × 3 × 10^9
    = 0.1 [GHz]
    = 100 [MHz]

    Z 지점에서는 이동체가 전파와 수직 방향으로 이동하고 있으므로 도플러 천이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    도플러 천이 = (속도/전파의 속도) × 주파수
    = (72 × 1000/3600) / (3 × 10^8) × 3 × 10^9 × √3
    = 0.173 [GHz]
    = 173 [MHz]

    따라서 정답은 "173, 100, 0"이다.
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13. 지구 표면으로부터 정지궤도(GEO) 위성의 고도[km]는?

  1. 약 6,000
  2. 약 12,000
  3. 약 24,000
  4. 약 36,000
(정답률: 알수없음)
  • 정지궤도(GEO)는 지구의 자전과 동기화된 궤도로, 지구의 자전 주기와 일치하는 주기로 공전합니다. 이 때문에 GEO 위성은 항상 같은 지점을 바라보며 고정되어 있습니다. 이러한 궤도를 유지하기 위해서는 중력과 반력이 균형을 이루어야 합니다. 이 균형을 이루기 위해서는 GEO 위성의 고도는 약 36,000km가 되어야 합니다. 이 고도에서 중력과 반력이 균형을 이루기 때문에 GEO 위성은 안정적으로 운용될 수 있습니다.
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14. FM 방식에서 사용되는 프리엠퍼시스(Preemphasis) 회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 신호의 높은 주파수 성분을 강조한다.
  2. 송신단에서 사용된다.
  3. 일종의 고역통과필터(HPF)이다.
  4. 적분기 형태의 회로이다.
(정답률: 알수없음)
  • 프리엠퍼시스(Preemphasis) 회로는 신호의 높은 주파수 성분을 강조하기 위해 사용되며, 일종의 고역통과필터(HPF)입니다. 하지만 적분기 형태의 회로가 아니라, 저역통과필터(LPF)와 고역통과필터(HPF)를 결합한 형태의 회로입니다. 즉, 고역통과필터(HPF)로 신호의 고주파 성분을 강조한 후, 저역통과필터(LPF)로 전체적인 주파수 대역을 축소시키는 것입니다. 따라서 "적분기 형태의 회로이다."는 옳지 않은 설명입니다.
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15. PAM, PWM, PPM 변조방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 디지털 변조방식에 속한다.
  2. PAM은 시분할 다중화 전송이 가능하다.
  3. PWM은 모터를 제어하는 데 사용된다.
  4. PPM은 펄스의 폭과 진폭이 일정하다.
(정답률: 알수없음)
  • "PPM은 펄스의 폭과 진폭이 일정하다."가 옳지 않은 설명입니다. PPM은 펄스 폭은 일정하지만 진폭은 변화합니다. 디지털 변조방식에 속하는 이유는, PAM, PWM, PPM 모두 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하는 방식이기 때문입니다. 따라서 이들은 디지털 변조방식에 속합니다.
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16. 자유공간에서 송ㆍ수신 안테나 사이에 형성되는 무선 채널의 경로손실에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 송신신호의 주파수가 2배로 증가하면 경로손실은 8배로 증가한다.
  2. 송ㆍ수신단 사이의 거리가 3배로 증가하면 경로손실은 9배로 증가한다.
  3. 송ㆍ수신단 사이의 거리가 4배로 증가하고 송신신호 파장이 2배로 증가하면 경로손실은 4로 증가한다.
  4. 송ㆍ수신단 사이의 거리가 2배로 증가하고 송신신호 주파수가 2배로 증가하면 경로손실은 16배로 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • "송ㆍ수신단 사이의 거리가 4배로 증가하고 송신신호 파장이 2배로 증가하면 경로손실은 4로 증가한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    송신신호의 주파수가 2배로 증가하면 경로손실은 8배로 증가하는 이유는 다음과 같습니다. 무선 신호는 공간에서 전파로 전달되며, 전파의 진폭은 일정하지 않습니다. 이러한 진폭의 변화는 경로손실로 이어지게 되는데, 이 경로손실은 주파수와 거리에 따라 결정됩니다. 주파수가 높을수록 진폭의 변화가 더욱 크게 일어나며, 따라서 경로손실도 더욱 커집니다. 이에 따라 송신신호의 주파수가 2배로 증가하면 경로손실은 8배로 증가하게 됩니다.

    송ㆍ수신단 사이의 거리가 3배로 증가하면 경로손실은 9배로 증가하고, 거리가 2배로 증가하면 경로손실은 4배로 증가합니다. 따라서 "송ㆍ수신단 사이의 거리가 4배로 증가하고 송신신호 파장이 2배로 증가하면 경로손실은 4로 증가한다."는 옳지 않은 설명입니다.
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17. 정보신호 를 주파수 fc의 반송파를 사용하여 sc(t) = [1+m(t)]cos(2πfct) 와 같이 진폭 변조하였을 때, 다음 설명 중 옳지 않은 것은? (단, m(t), 반송파, sc(t)의 단위는 [V]이다)

  1. 변조지수는 1/2 이다.
  2. sc(t)에서 양의 주파수 성분은 fc-fm과 fc+fm의 두 가지이다.
  3. sc(t)에서 전력의 반 이상은 반송파 성분의 전력이다.
  4. 포락선 검파기를 사용하여 복조할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "변조지수는 1/2 이다."는 옳은 설명이다. 진폭 변조에서 변조지수는 m(t)의 최대값을 반송파 진폭의 절반으로 나눈 값이다.

    "sc(t)에서 양의 주파수 성분은 fc-fm과 fc+fm의 두 가지이다."는 옳은 설명이다. 진폭 변조된 신호는 주파수 영역에서 반송파 주파수를 중심으로 대역폭이 2fm인 측면 대역을 가지게 된다. 따라서 양의 주파수 성분은 반송파 주파수인 fc에서 fm만큼 떨어진 fc-fm과 fc+fm의 두 가지이다.

    "sc(t)에서 전력의 반 이상은 반송파 성분의 전력이다."는 옳은 설명이다. 진폭 변조된 신호의 전력은 반송파 성분의 전력과 측면 대역 성분의 전력의 합으로 이루어진다. 측면 대역 성분의 전력은 변조 신호의 최대 진폭에 비례하므로, 변조 신호의 진폭이 작을수록 전력의 대부분은 반송파 성분에서 차지하게 된다.

    "포락선 검파기를 사용하여 복조할 수 있다."는 옳은 설명이다. 포락선 검파기는 진폭 변조된 신호를 복조하는 데 사용되는 기기 중 하나이다.
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18. 자유공간에서 진행하는 신호 s(t) = cos(2π×105t+10)가 한 주기 동안 진행하는 거리[km]는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 1.5
  2. 3
  3. 4.5
  4. 6
(정답률: 알수없음)
  • 주파수가 105 Hz인 신호는 파장이 3×108 / 105 = 3000[m]인 전파를 만들어냅니다. 따라서 한 주기 동안 진행하는 거리는 파장의 반인 1500[m]이 됩니다. 이를 km 단위로 바꾸면 1.5[km]이므로 정답은 "1.5"가 됩니다.
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19. FM 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 리미터의 사용으로 진폭 변화와 같은 페이딩의 영향을 억제할 수 있다.
  2. 전송대역폭이 넓을수록 잡음에 대한 특성이 우수해진다.
  3. 변조지수는 정보신호의 진폭과 무관하다.
  4. AM 방식보다 높은 주파수 대역을 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 변조지수는 정보신호의 진폭과 무관하지 않습니다. 변조지수는 정보신호의 진폭과 캐리어파의 진폭 차이의 비율을 나타내는 값으로, 정보신호의 진폭이 변조지수에 영향을 미칩니다. 따라서 "변조지수는 정보신호의 진폭과 무관하다"는 설명은 옳지 않습니다.
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20. 10[GHz] 레이더 신호를 송신하여 10[km] 거리에 있는 목표물에서 반사되어온 신호의 전력이 1[nW]이다. 이와 동일한 조건에서 레이더 신호의 주파수를 5[GHz]로 변경하여 송신한 경우, 5[km] 거리에 있는 목표물에서 반사되어온 신호의 전력[nW]은?

  1. 4
  2. 16
  3. 32
  4. 64
(정답률: 46%)
  • 레이더 신호의 전력은 거리의 제곱에 반비례하므로, 거리가 10[km]에서 5[km]로 줄어들면 전력은 4배 증가합니다. 또한, 레이더 신호의 주파수가 5[GHz]로 줄어들면 파장이 2배 늘어나므로, 반사되어 돌아오는 신호의 전력은 1/4배 감소합니다. 따라서, 전력은 4배 증가하고 1/4배 감소하므로, 최종적으로 전력은 16배 증가합니다. 따라서, 1[nW]에서 16배 증가한 값인 16[nW]이 정답인 "64"입니다.
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