9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2017-04-08)

9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2017-04-08 기출문제)

목록

1. 다음 변조방식 중 가장 좁은 대역폭을 차지하는 것은?

  1. VSB(Vestigial Sideband)
  2. SSB(Single Sideband)
  3. DSB－SC(Double Sideband-Suppressed Carrier)
  4. DSB－TC(Double Sideband-Transmitted Carrier)
(정답률: 100%)
  • 가장 좁은 대역폭을 차지하는 변조 방식은 SSB(Single Sideband)입니다. 이는 DSB-SC와 DSB-TC와 달리, 하나의 측면 대역폭만을 전송하기 때문입니다. 따라서 SSB는 대역폭을 절약할 수 있으며, 라디오 통신에서는 효율적인 대역폭 사용을 위해 널리 사용됩니다.
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2. 다음 위성통신 주파수 대역 중 대기감쇠의 영향이 가장 작은 것은?

  1. X－밴드
  2. C－밴드
  3. Ku－밴드
  4. Ka－밴드
(정답률: 60%)
  • 대기감쇠는 주파수가 높을수록 커지는 경향이 있습니다. 따라서 대기감쇠의 영향이 가장 작은 것은 주파수가 낮은 C-밴드입니다. X-밴드, Ku-밴드, Ka-밴드는 모두 C-밴드보다 주파수가 높기 때문에 대기감쇠의 영향이 더 큽니다.
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3. 최대 가청 주파수가 3[kHz]인 오디오 신호를 FM 변조할 경우, 주파수 편이가 5[kHz]일 때 일반화된 칼슨(Carson)의 법칙에 따른 전송 대역폭[kHz]은?

  1. 4
  2. 8
  3. 12
  4. 16
(정답률: 91%)
  • 칼슨의 법칙에 따르면, FM 변조의 전송 대역폭은 주파수 편이의 2배보다 크거나 같아야 합니다. 따라서, 주파수 편이가 5[kHz]일 때 전송 대역폭은 10[kHz] 이상이어야 합니다. 그러나 최대 가청 주파수가 3[kHz]이므로, 전송 대역폭은 2배의 3[kHz]인 6[kHz] 이하로 설정해야 합니다. 따라서, 가능한 전송 대역폭은 4[kHz], 8[kHz], 12[kHz], 16[kHz] 중 하나입니다. 주파수 편이가 5[kHz]일 때 전송 대역폭이 최소한 10[kHz] 이상이어야 하므로, 정답은 "16"입니다.
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4. 다음 전파 중 가장 짧은 길이의 안테나를 사용할 수 있는 것은?

  1. 초단파
  2. 단파
  3. 중파
  4. 장파
(정답률: 90%)
  • 초단파는 파장이 짧아서 안테나의 길이가 짧아도 전파를 수신하거나 송신할 수 있습니다. 따라서 가장 짧은 안테나를 사용할 수 있는 전파는 초단파입니다.
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5. 시스템에서 30[dBm]의 출력전력은 몇 와트[W]인가?

  1. 0.01
  2. 0.1
  3. 1
  4. 10
(정답률: 90%)
  • 30[dBm]의 출력전력은 1[W]이다.

    이유는 dBm은 전력을 나타내는 단위로, 0[dBm]은 1[mW]의 출력전력을 의미한다. 그리고 dBm은 로그 스케일로 표현되기 때문에 10[dBm]은 10배, 20[dBm]은 100배, 30[dBm]은 1000배의 출력전력을 의미한다. 따라서 30[dBm]은 1000[mW] 또는 1[W]의 출력전력을 의미한다.
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6. 자유공간에서 두 안테나 사이의 간격이 5[km]이고 송신 안테나에서 주파수가 1[GHz]인 신호를 4[mW]의 전력으로 송신하고 있다. 안테나 사이의 간격을 10[km], 신호의 주파수를 2[GHz]로 변경할 때, 이전과 동일한 수신 전력을 얻기 위해 필요한 송신 전력[mW]은?

  1. 16
  2. 32
  3. 64
  4. 128
(정답률: 62%)
  • 전파의 진행 거리가 늘어나면 전파의 진폭이 약해지므로 수신 전력이 감소합니다. 이를 극복하기 위해서는 송신 전력을 증폭해야 합니다.

    안테나 사이의 간격이 5[km]일 때와 10[km]일 때의 전파 이론적인 손실은 다음과 같습니다.

    - 안테나 간격이 5[km]일 때의 손실: 92.45[dB]
    - 안테나 간격이 10[km]일 때의 손실: 122.45[dB]

    따라서 안테나 간격이 10[km]일 때는 안테나 간격이 5[km]일 때보다 30[dB] 더 많은 손실이 발생합니다.

    또한 주파수가 2[GHz]일 때와 1[GHz]일 때의 전파 이론적인 손실은 다음과 같습니다.

    - 주파수가 2[GHz]일 때의 손실: 92.45[dB]
    - 주파수가 1[GHz]일 때의 손실: 82.45[dB]

    따라서 주파수가 2[GHz]일 때는 주파수가 1[GHz]일 때보다 10[dB] 더 많은 손실이 발생합니다.

    이전과 동일한 수신 전력을 얻기 위해서는 안테나 간격과 주파수의 변화로 인한 손실을 증폭해야 합니다. 이를 위해 필요한 송신 전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    - 안테나 간격이 10[km]일 때의 손실: 122.45[dB] - 92.45[dB] = 30[dB]
    - 주파수가 2[GHz]일 때의 손실: 92.45[dB] - 82.45[dB] = 10[dB]
    - 증폭해야 하는 손실: 30[dB] + 10[dB] = 40[dB]
    - 증폭 비율: 10^(40/10) = 10^4
    - 필요한 송신 전력: 4[mW] x 10^4 = 40[W] = 40,000[mW]

    따라서 정답은 "64"가 아닌 "40,000"입니다.
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7. 스펙트럼이 M(f)인 메시지 신호를 cos(2πfct)의 반송파를 이용하여 DSB－SC 변조할 때, 변조된 신호의 스펙트럼과 전력변화가 옳게 묶인 것은? (순서대로 스펙트럼, 전력변화)

  1. , 절반으로 감소
  2. , 변화 없음
  3. , 변화 없음
  4. , 절반으로 감소
(정답률: 63%)
  • DSB-SC 변조는 원래 신호의 스펙트럼을 대칭으로 뒤집어서 반대쪽에 복사한 후, 이를 반송파와 곱하는 방식으로 이루어진다. 따라서 변조된 신호의 스펙트럼은 원래 신호의 스펙트럼을 대칭으로 뒤집은 것과 원래 신호의 스펙트럼이 합쳐진 형태가 된다. 이 때, 반송파의 주파수가 원래 신호의 최대 주파수보다 크면, 대칭으로 뒤집은 스펙트럼이 반송파 스펙트럼과 겹치게 되어서, 겹치는 부분에서는 스펙트럼이 상쇄되어 전력이 감소하게 된다. 따라서, 이 문제에서는 반송파의 주파수가 원래 신호의 최대 주파수보다 크므로, 변조된 신호의 스펙트럼에서는 M(f)의 최대 주파수 부근에서 전력이 절반으로 감소하게 된다.
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8. 마이크로웨이브 전송 시스템에서 사용할 수 있는 페이딩 대처 기술로 옳지 않은 것은?

  1. 암호화
  2. 등화
  3. 공간 다이버시티
  4. 주파수 다이버시티
(정답률: 88%)
  • 암호화는 데이터 보안을 위한 기술로, 페이딩 대처 기술과는 관련이 없습니다. 따라서 "암호화"가 옳지 않은 선택지입니다.
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9. GPS에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 위성은 정지궤도상에 있다.
  2. 위도, 경도, 고도 등의 위치와 시간을 측정하는 데 사용된다.
  3. 항법, 측량, 측지, 시각동기 등의 군용 및 민간용으로 사용되고 있다.
  4. 수신기의 시간오차를 고려해 위치를 측정하기 위해서는 최소 4개의 위성신호가 필요하다.
(정답률: 69%)
  • "위성은 정지궤도상에 있다."가 옳지 않은 설명입니다. 이는 GPS 위성이 지구 주위를 회전하는 궤도에 있기 때문입니다.
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10. 위성통신에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 정지궤도 위성은 적도상공에 떠 있으며, 3개의 위성으로 극지방을 제외한 지구 전체에 서비스할 수 있다.
  2. 정지궤도 위성의 공전주기는 지구의 자전주기와 같아야 하기 때문에 고도 1,000~2,000[km]의 상공에서 운용된다.
  3. 극궤도 위성은 남극과 북극의 상공을 통과하며, 정지궤도 위성보다 고도가 낮아 전파 지연이 작다.
  4. 저궤도 위성 이동통신은 상시 통신을 위해 수십 개의 위성과 핸드오프가 필요하다.
(정답률: 87%)
  • 정지궤도 위성의 공전주기는 지구의 자전주기와 같아야 하기 때문에 고도 1,000~2,000[km]의 상공에서 운용된다는 설명이 옳지 않습니다. 정지궤도 위성은 지구와 같은 속도로 회전하며, 지구의 자전주기와 일치하는 위치에 고정되어 있기 때문에 고도 36,000[km]에서 운용됩니다.
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11. 지능화된 사물 간 통신과 인터넷을 기반으로 하는 사물인터넷을 지칭하는 용어는?

  1. UWB
  2. MIMO
  3. IoT
  4. OFDM
(정답률: 100%)
  • IoT는 "Internet of Things"의 약어로, 인터넷과 지능화된 사물 간 통신을 기반으로 하는 사물인터넷을 지칭하는 용어입니다.
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12. 펄스파가 레이더에서 발사된 후부터 목표물에 반사되어 되돌아 올 때까지 걸린 시간이 6[μs]인 경우 목표물까지의 거리[m]는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 450
  2. 900
  3. 1,800
  4. 3,600
(정답률: 91%)
  • 전파의 속도는 3×10^8[m/s]이므로, 1[μs] 동안 전파는 300[m]를 이동합니다. 따라서 6[μs] 동안 전파는 6 × 300 = 1,800[m]를 이동합니다. 하지만 이동한 거리는 발사된 전파가 목표물까지 가는 거리의 절반입니다. 따라서 목표물까지의 거리는 1,800[m] ÷ 2 = 900[m]입니다. 따라서 정답은 "900"입니다.
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13. 급전선과 안테나 사이에 임피던스 정합이 되었을 때 나타나는 현상으로 옳지 않은 것은?

  1. 정재파비가 무한대이다.
  2. 반사되는 전력이 없다.
  3. 최대로 전력이 전달된다.
  4. 시스템의 신호대잡음비가 향상된다.
(정답률: 81%)
  • 정재파비가 무한대이면, 전기적으로 급전선과 안테나 사이에 전기적인 연결이 없는 것과 같아지므로, 안테나에서 발생하는 신호가 급전선으로 전달되지 않아 반사되는 전력이 없게 됩니다. 따라서 "반사되는 전력이 없다."가 옳은 설명입니다.
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14. 전통적인 AM 방식인 DSB－TC에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비동기 복조기 구성이 가능하다.
  2. 다수의 사용자가 수신하는 방송시스템에 적합하다.
  3. 반송파 신호를 추가적으로 보내기 때문에 복조기 구조가 간단해진다.
  4. 같은 메시지 신호 전송 시 DSB－SC 방식보다 더 적은 전력이 소모된다.
(정답률: 83%)
  • "같은 메시지 신호 전송 시 DSB－SC 방식보다 더 적은 전력이 소모된다."라는 설명이 옳지 않습니다. DSB-TC 방식은 DSB-SC 방식보다 전력 소모가 더 많습니다. 이는 DSB-TC 방식에서는 반송파 신호를 추가적으로 보내기 때문입니다.
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15. 펄스변조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. PAM에서 유지회로(holding circuit)는 일정한 폭의 펄스를 생성한다.
  2. PPM은 표본화 순간의 메시지 신호에 따라 펄스의 위치를 변경한다.
  3. PWM은 음의 표본값을 갖는 메시지 신호에는 적용이 불가능하다.
  4. PAM은 표본화 순간의 메시지 신호에 따라 펄스의 높이를 변경한다.
(정답률: 88%)
  • PWM은 음의 표본값을 갖는 메시지 신호에는 적용이 불가능하다는 설명이 옳지 않습니다. PWM은 펄스 폭을 조절하여 메시지 신호를 변조하는 방식으로, 양수와 음수 모두에 적용이 가능합니다.
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16. 주파수 대역이 20~40,000[Hz]인 신호를 표본화(sampling)하고 표본당 8비트로 PCM할 때, 에일리어싱(aliasing)이 발생하지 않을 최대 표본화주기[ms]와 최소 데이터 전송속도[kbps]가 옳게 묶인 것은? (순서대로 최대 표본화주기, 최소 데이터 전송속도)

  1. 1/40, 320
  2. 1/40, 640
  3. 1/80, 320
  4. 1/80, 640
(정답률: 92%)
  • 에일리어싱이 발생하지 않으려면 표본화 주파수가 신호의 최대 주파수인 40,000[Hz]의 2배인 80,000[Hz]보다 커야 합니다. 따라서 최대 표본화 주기는 1/80,000[sec]이며, 이를 밀리초(ms) 단위로 변환하면 1/80[ms]가 됩니다.

    한편, 표본당 8비트로 PCM할 때, 1초당 전송되는 데이터 양은 표본화 주파수 × 표본당 비트 수가 됩니다. 따라서 최소 데이터 전송속도는 40,000[Hz] × 8[bit] = 320,000[bps]가 됩니다. 이를 천 단위로 나누어 킬로비트(kbps) 단위로 표시하면 320[kbps]가 됩니다.

    따라서 정답은 "1/80, 640"입니다.
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17. 단일 반송파 변조와 비교되는 다중 반송파 변조의 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 더 긴 심벌시간으로 동일한 전송률을 달성할 수 있다.
  2. PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 낮다.
  3. 주파수 선택적 페이딩을 평탄(flat) 페이딩으로 근사화할 수 있다.
  4. 다중 경로로 인한 심벌 간 간섭의 영향이 더 작다.
(정답률: 69%)
  • "더 긴 심벌시간으로 동일한 전송률을 달성할 수 있다."는 다중 반송파 변조의 특징 중 하나이며, 옳은 설명입니다. 따라서 이 보기는 옳은 것입니다.

    다중 반송파 변조의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)은 단일 반송파 변조보다 낮지 않습니다. 오히려 다중 반송파 변조는 여러 개의 반송파를 사용하기 때문에 PAPR이 높아질 가능성이 더 큽니다. 따라서 "PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 낮다."는 다중 반송파 변조의 특징으로 옳지 않습니다.

    주파수 선택적 페이딩을 평탄(flat) 페이딩으로 근사화할 수 있다는 것과 다중 경로로 인한 심벌 간 간섭의 영향이 더 작다는 것은 다중 반송파 변조의 특징 중 하나이며, 옳은 설명입니다.
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18. 반송파 주파수가 1[GHz]인 이동통신 단말기가 108[km/h]의 속도로 이동할 때 발생하는 최대 도플러 주파수[Hz]는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 30
  2. 36
  3. 72
  4. 100
(정답률: 73%)
  • 도플러 효과에서 최대 도플러 주파수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 도플러 주파수 = (반송파 주파수 × 속도) / 전파의 속도

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    최대 도플러 주파수 = (1 × 10^9 × 30 / 3 × 10^8) = 10[Hz]

    최대 도플러 주파수 = (1 × 10^9 × 36 / 3 × 10^8) = 12[Hz]

    최대 도플러 주파수 = (1 × 10^9 × 72 / 3 × 10^8) = 24[Hz]

    최대 도플러 주파수 = (1 × 10^9 × 100 / 3 × 10^8) = 33.33[Hz]

    따라서, 주어진 보기에서 정답은 "100"이 아닌 "36"이 되며, 이는 계산 결과를 반올림한 값이다.
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19. 다음 그림과 같은 위성통신 전송시스템에서 실효등방성방사전력(EIRP)[dBm]은?

  1. 36
  2. 44
  3. 46
  4. 54
(정답률: 60%)
  • EIRP는 출력전력(dBm) + 안테나 이득(dBi) - 전송손실(dB)로 계산됩니다. 이 경우 출력전력은 40dBm, 안테나 이득은 6dBi이며, 전송손실은 0dB입니다. 따라서 EIRP는 40 + 6 - 0 = 46dBm이 됩니다. 따라서 정답은 "46"입니다.
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20. 1.5[GHz]의 마이크로파 신호가 자유공간에서 10[cm] 진행하였을 때 발생하는 위상변화[rad]는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. π/4
  2. π/2
  3. 3π/4
  4. π
(정답률: 48%)
  • 전파의 속도는 일정하므로, 주파수가 높을수록 파장이 짧아지게 됩니다. 따라서 1.5[GHz]의 마이크로파는 파장이 약 20[cm] 정도이며, 이를 10[cm] 진행하면 파장의 절반인 1/2이 발생하게 됩니다. 파장의 절반을 진행하면 위상변화는 π에 해당하므로, 정답은 "π"입니다.
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