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

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2017-04-08 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2017-04-08 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

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%)
  • SSB(Single Sideband)는 반송파와 하나의 측파대를 제거하고 단 하나의 측파대만을 전송하므로, 전송 대역폭을 가장 효율적으로 사용하여 가장 좁은 대역폭을 차지합니다.
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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: 70%)
  • 위성통신에서 주파수가 낮을수록 대기 중의 수증기나 강우에 의한 감쇠 영향이 적습니다. 제시된 밴드 중 C-밴드가 가장 낮은 주파수 대역을 사용하므로 대기감쇠의 영향이 가장 작습니다.
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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: 94%)
  • 칼슨의 법칙은 FM 변조 신호의 전송 대역폭을 결정하는 공식으로, 주파수 편이와 최대 가청 주파수의 합에 2를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $BW = 2(f_m + \Delta f)$
    ② [숫자 대입] $BW = 2(3 + 5)$
    ③ [최종 결과] $BW = 16$
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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: 87%)
  • 안테나의 길이는 전파의 파장에 비례하며, 파장은 주파수에 반비례합니다. 따라서 주파수가 가장 높은 초단파가 파장이 가장 짧으므로 가장 짧은 길이의 안테나를 사용할 수 있습니다.
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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: 79%)
  • dBm은 $1\text{mW}$를 기준으로 한 전력 레벨을 나타내는 단위입니다.
    ① [기본 공식] $P(W) = 10^{\frac{P(dBm)-30}{10}} \times 1$
    ② [숫자 대입] $P(W) = 10^{\frac{30-30}{10}} \times 1$
    ③ [최종 결과] $P(W) = 1$
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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: 67%)
  • 프리스 전송 공식에 따라 수신 전력은 송신 전력에 비례하고, 주파수의 제곱에 비례하며, 거리의 제곱에 반비례합니다. 동일한 수신 전력을 유지하려면 거리 증가와 주파수 변화에 따른 손실을 송신 전력으로 보상해야 합니다.
    ① [기본 공식] $P_r = P_t \times (\frac{\lambda}{4\pi d})^2$
    ② [숫자 대입] $P_{t2} = P_{t1} \times (\frac{d_2}{d_1})^2 \times (\frac{f_1}{f_2})^2 = 4 \times (\frac{10}{5})^2 \times (\frac{1}{2})^2$
    ③ [최종 결과] $P_{t2} = 64$
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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: 60%)
  • DSB-SC 변조 시 메시지 신호 $M(f)$는 반송파 주파수 $f_c$를 중심으로 양측으로 이동하며, 진폭은 $\frac{1}{2}$로 감소합니다. 따라서 스펙트럼은 $\frac{1}{2}M(f-f_c) + \frac{1}{2}M(f+f_c)$ 형태가 되며, 전력은 절반으로 감소합니다.
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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: 84%)
  • 마이크로웨이브 전송 시스템에서 페이딩을 극복하기 위해 등화기, 다이버시티(공간, 주파수 등), Multi-carrier 방식, 착오정정부호방식을 사용합니다. 암호화는 데이터 보안을 위한 기술이며 페이딩 대처와는 무관합니다.
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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%)
  • GPS 위성은 정지궤도가 아니라 지구 주위를 회전하는 중궤도(MEO)상에 배치되어 운용됩니다.

    오답 노트
    위도, 경도, 고도 측정: GPS의 기본 기능입니다.
    군용 및 민간용 활용: 항법, 측량 등 다양한 분야에 사용됩니다.
    최소 4개 위성: 3차원 위치(x, y, z)와 수신기의 시간 오차를 해결하기 위해 최소 4개의 신호가 필요합니다.
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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: 90%)
  • 정지궤도 위성은 지구의 자전 주기와 공전 주기를 일치시켜 지표면에서 보았을 때 정지해 있는 것처럼 보이게 하며, 이를 위해 약 $35,786\text{km}$ (약 $36,000\text{km}$)의 고도에서 운용되어야 합니다.

    오답 노트
    고도 1,000~2,000km의 상공에서 운용된다: 이는 저궤도 위성의 고도 범위임
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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%)
  • IoT(Internet of Things)는 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결함으로써 지능적으로 정보를 주고받는 사물인터넷 기술을 의미합니다.
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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: 88%)
  • 레이더 거리 측정은 전파가 왕복하는 거리의 절반을 계산하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{c \times t}{2}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{3 \times 10^{8} \times 6 \times 10^{-6}}{2}$
    ③ [최종 결과] $D = 900$
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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: 77%)
  • 임피던스 정합이 이루어지면 반사파가 발생하지 않아 전력이 최대로 전달되며, 이때 정재파비(VSWR)는 최소값인 1이 됩니다.

    오답 노트
    정재파비가 무한대이다: 정합 시 정재파비는 1이 되어야 함
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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: 85%)
  • DSB-TC는 DSB-SC 방식에 반송파(Carrier) 성분을 추가로 전송하는 방식입니다. 따라서 동일한 메시지 신호를 보낼 때 반송파 전력이 추가로 소모되므로 DSB-SC보다 전력 효율이 낮고 더 많은 전력이 소모됩니다.
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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: 91%)
  • PWM(펄스 폭 변조)은 메시지 신호의 크기에 따라 펄스의 폭을 조절하는 방식이며, 신호의 극성(양/음)과 관계없이 적절한 바이어스 전압을 추가하여 충분히 적용 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: 91%)
  • 나이퀴스트 표본화 정리에 따라 에일리어싱을 방지하려면 최대 주파수의 2배 이상으로 표본화해야 하며, 전송속도는 표본화 주파수에 비트 수를 곱하여 구합니다.
    최대 주파수 $f_{max} = 40,000Hz$이므로 최소 표본화 주파수 $f_s = 80,000Hz$ 입니다.
    ① [최대 표본화 주기]
    $$T = \frac{1}{f_s}$$
    $$T = \frac{1}{80,000}$$
    $$T = \frac{1}{80}ms$$
    ② [최소 데이터 전송속도]
    $$R = f_s \times n$$
    $$R = 80,000 \times 8$$
    $$R = 640kbps$$
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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: 77%)
  • OFDM과 같은 다중 반송파 변조는 수많은 직교 부반송파를 병렬로 전송하므로, 각 반송파의 위상이 겹칠 때 최대 전력이 매우 높아지는 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 커지는 단점이 있습니다.

    오답 노트
    더 긴 심벌시간: 병렬 전송으로 가능
    평탄 페이딩 근사화: 좁은 대역폭의 부반송파 사용으로 가능
    심벌 간 간섭 영향 감소: 심벌 시간 연장 및 보호 구간으로 가능
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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: 79%)
  • 이동하는 단말기에서 발생하는 최대 도플러 주파수는 전파 속도, 반송파 주파수, 이동 속도를 이용하여 계산합니다.
    먼저 속도 단위를 $m/s$로 변환하면 $108km/h = 30m/s$ 입니다.
    $$\Delta f = \frac{v \times f}{c}$$
    $$\Delta f = \frac{30 \times 1 \times 10^{9}}{3 \times 10^{8}}$$
    $$\Delta f = 100$$
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19. 다음 그림과 같은 위성통신 전송시스템에서 실효등방성방사전력(EIRP)[dBm]은?

  1. 36
  2. 44
  3. 46
  4. 54
(정답률: 67%)
  • EIRP는 송신 전력에 안테나 이득을 곱한 값으로, 모든 손실과 증폭도를 dB 단위로 합산하여 계산합니다. 입력 신호 $0.1\text{W}$는 $20\text{dBm}$입니다.
    ① [기본 공식] $EIRP = P_{in} - L_1 - L_2 + G_{amp} + G_{ant}$
    ② [숫자 대입] $EIRP = 20 - 2 - 2 + 20 + 10$
    ③ [최종 결과] $EIRP = 46$
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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: 50%)
  • 위상 변화는 전파가 진행한 거리를 파장으로 나눈 값에 $2\pi$를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{d}{\lambda} \times 2\pi = \frac{d \times f}{v} \times 2\pi$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{0.1 \times 1.5 \times 10^{9}}{3 \times 10^{8}} \times 2\pi$
    ③ [최종 결과] $\theta = \pi$
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