9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2018-04-07)

9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2018-04-07 기출문제)

목록

1. 다음 무선통신 기술 중 최대 전송속도가 가장 낮은 것은?

  1. 무선 랜(WLAN)
  2. 지그비(ZigBee)
  3. 블루투스(Bluetooth)
  4. LTE(Long Term Evolution)
(정답률: 83%)
  • 지그비(ZigBee)는 저전력 무선통신 기술로, 최대 전송속도가 250kbps로 가장 낮습니다. 이는 주로 센서 네트워크나 자동화 시스템 등에서 사용되며, 전력 소모가 적고 저비용으로 구축할 수 있어 유용합니다. 반면, 무선 랜(WLAN), 블루투스(Bluetooth), LTE(Long Term Evolution)는 모두 고속 무선통신 기술로, 최대 전송속도가 지그비보다 높습니다.
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2. 다음 무선통신에 사용되는 4가지 주파수 대역 중 높은 주파수에서 낮은 주파수 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. C－Ku－Ka－S
  2. Ku－Ka－S－C
  3. Ka－Ku－C－S
  4. S－C－Ka－Ku
(정답률: 70%)
  • 정답은 "Ka－Ku－C－S"입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    - Ka 대역: 26.5~40 GHz로 가장 높은 주파수 대역이며, 위성 통신 등에 사용됩니다.
    - Ku 대역: 12~18 GHz로 Ka 대역 다음으로 높은 주파수 대역이며, 위성 통신, 인터넷, 방송 등에 사용됩니다.
    - C 대역: 4~8 GHz로 Ku 대역 다음으로 낮은 주파수 대역이며, 위성 통신, 항공기 통신 등에 사용됩니다.
    - S 대역: 2~4 GHz로 가장 낮은 주파수 대역이며, 항공기 통신, 기상 관측 등에 사용됩니다.

    따라서, 높은 주파수에서 낮은 주파수 순서대로 나열하면 Ka-Ku-C-S가 됩니다.
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3. 아날로그 변조 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 광대역 FM 방식의 점유 대역폭이 AM 방식보다 넓다.
  2. FM 방식이 AM 방식보다 잡음 세기에 대한 영향이 적다.
  3. FM 방식에서 변조지수가 증가하면 FM 신호의 평균전력도 증가한다.
  4. AM 방식에서 변조지수가 1보다 큰 경우 과변조되었다고 말한다.
(정답률: 83%)
  • "FM 방식에서 변조지수가 증가하면 FM 신호의 평균전력도 증가한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    FM 방식에서 변조지수가 증가하면 신호의 주파수 변화폭이 커지므로, 신호의 대역폭이 넓어지게 됩니다. 이는 FM 방식의 점유 대역폭이 AM 방식보다 넓은 이유입니다. 또한, FM 방식은 AM 방식보다 잡음 세기에 대한 영향이 적습니다.

    하지만, 변조지수가 증가하면 FM 신호의 평균전력은 증가하지 않습니다. 변조지수는 변조 신호의 진폭과 주파수 변화폭의 비율을 나타내는 값으로, 진폭이 일정한 경우 변조지수가 증가하면 주파수 변화폭이 커지게 됩니다. 하지만, 진폭이 일정하므로 평균전력은 변하지 않습니다.

    AM 방식에서 변조지수가 1보다 큰 경우 과변조되었다고 말합니다. 이는 변조 신호의 진폭이 최대치를 넘어선 경우로, 신호 왜곡이 발생하게 됩니다.
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4. 펄스 변조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 표본화된 신호로부터 원래의 신호를 복원하기 위해서는 저역통과필터가 필요하다.
  2. 펄스진폭변조(PAM)를 구현하는 방법으로 sample-and-hold 방식이 있다.
  3. 표본화 정리에 따라 나이키스트 표본화 주파수는 메시지 신호의 최대 주파수의 2배이다.
  4. 균일 양자화를 사용하는 PCM에서, 양자화 비트 수가 1 비트 증가하면 신호대양자화잡음비는 3[dB] 증가한다.
(정답률: 91%)
  • "균일 양자화를 사용하는 PCM에서, 양자화 비트 수가 1 비트 증가하면 신호대양자화잡음비는 3[dB] 증가한다." 이 설명은 옳은 설명입니다. 이유는 양자화 비트 수가 증가하면 양자화 레벨의 수가 증가하게 되어 신호의 양자화 오차가 줄어들기 때문입니다. 이에 따라 신호대양자화잡음비가 증가하게 됩니다. 신호대양자화잡음비는 양자화 레벨의 수에 비례하기 때문에 양자화 비트 수가 1 비트 증가하면 3[dB] 증가합니다.
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5. 특성 임피던스가 50[Ω]인 무손실 전송선로에 100[Ω]의 부하 저항을 연결하였을 때, 부하점에서 신호의 반사계수와 전압정재파비의 크기는?

  1. 1/2, 2
  2. 1/2, 3
  3. 1/3, 2
  4. 1/3, 3
(정답률: 68%)
  • 부하 저항이 특성 임피던스보다 크므로, 부하에서 신호는 반사됩니다. 이 때 반사계수는 다음과 같이 계산됩니다.

    $$Gamma = frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} = frac{100 - 50}{100 + 50} = frac{1}{3}$$

    전압정재파비는 다음과 같이 계산됩니다.

    $$VSWR = frac{1 + |Gamma|}{1 - |Gamma|} = frac{1 + frac{1}{3}}{1 - frac{1}{3}} = 2$$

    따라서 정답은 "1/3, 2" 입니다.
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6. 송신기가 3[GHz] 반송파 주파수로 신호를 10[W]로 송출하는 경우, 송신 안테나와 수신 안테나의 이득이 각각 20[dB]이며, 시스템 손실이 10[dB]이고 경로 손실이 112[dB]일 때, 수신기에서의 수신 전력[dBm]은?

  1. －24
  2. －28
  3. －42
  4. －72
(정답률: 68%)
  • 송신 전력은 10[W]이므로, 이를 dBm으로 변환하면 10*log10(10*1000) = 40[dBm]이 된다.

    수신 전력은 수신 안테나 이득과 시스템 손실, 경로 손실을 고려하여 계산할 수 있다.

    먼저, 송신 안테나와 수신 안테나의 이득이 각각 20[dB]이므로, 안테나 이득은 20+20 = 40[dB]이 된다.

    다음으로, 시스템 손실과 경로 손실을 합하여 총 손실을 계산하면 10+112 = 122[dB]가 된다.

    따라서, 수신 전력은 송신 전력에서 안테나 이득과 손실을 고려하여 계산할 수 있으며, 수식은 다음과 같다.

    수신 전력[dBm] = 송신 전력[dBm] + 안테나 이득[dB] - 손실[dB]
    수신 전력[dBm] = 40 + 40 - 122
    수신 전력[dBm] = -42

    따라서, 정답은 "－42"이다.
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7. 무선채널의 전파 특성에 대한 설명으로 옳은 것만을 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 94%)
  • ㄱ. 다이버시티 기법은 전파가 강하게 수신되는 경로와 약하게 수신되는 경로를 동시에 이용하여 신호의 안정성을 높이는 기법이다. 이를 위해 다수의 안테나를 사용하며, 안테나 간의 거리를 충분히 띄어놓아 각 안테나가 수신하는 전파의 상관관계를 최소화한다.

    ㄴ. 멀티패스 페이딩은 전파가 건물, 산 등 장애물에 부딪혀 반사되어 다양한 경로로 수신되는 현상이다. 이로 인해 수신되는 신호의 강도와 위상이 변화하며, 이를 제어하지 않으면 신호의 안정성이 떨어지게 된다. 따라서 이를 보완하기 위해 이동통신에서는 이를 이용한 다이버시티 기법을 사용한다.
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8. 각변조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. PM 신호의 위상은 메시지 신호에 대해 선형적으로 변화한다.
  2. 각변조는 메시지 신호에 대해 중첩의 원리가 성립하는 선형성의 특징이 있다.
  3. FM 신호의 근사적인 대역폭은 변조지수와 메시지 신호의 대역폭으로 구할 수 있다.
  4. 메시지 신호를 적분하여 위상 변조하면 FM 신호를 얻을 수 있다.
(정답률: 55%)
  • "각변조는 메시지 신호에 대해 중첩의 원리가 성립하는 선형성의 특징이 있다."가 옳지 않은 것이다. 각변조는 비선형 변조 방식으로, 메시지 신호에 대해 중첩의 원리가 성립하지 않는다. 따라서 각변조된 신호를 분해하여 원래의 메시지 신호를 추출하는 것은 어렵다.
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9. 그림과 같은 산란계수(S-parameter)의 정의 중에서 입력에서 출력으로의 전송이득 또는 삽입손실의 특성을 나타낼 때 사용하는 것은?

  1. S11
  2. S12
  3. S21
  4. S22
(정답률: 61%)
  • 입력에서 출력으로의 전송이득을 나타내는 S-parameter는 S21입니다. 이는 입력 신호가 1번 포트로 들어가고 출력 신호가 2번 포트로 나오는 경우의 전송이득을 의미합니다. 따라서 정답은 "S21"이 아닌 "S21"입니다.
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10. 위성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 저궤도(LEO) 위성은 지구의 자전속도와 동일한 속도로 공전하며 움직인다.
  2. 상업용 위성에서 사용되는 주파수 대역은 C, Ku, Ka, L 등이 있다.
  3. Ku 대역 위성통신에서 상향링크 주파수가 하향링크 주파수 보다 높다.
  4. 정지궤도(GEO) 위성은 지표면에서 약 36,000[km]에 위치한다.
(정답률: 79%)
  • "저궤도(LEO) 위성은 지구의 자전속도와 동일한 속도로 공전하며 움직인다."가 옳지 않은 것입니다. 이는 정지궤도(GEO) 위성이 지구의 자전속도와 동일한 속도로 공전하는 것과 관련이 있습니다. 저궤도 위성은 지구의 자전속도보다 느린 속도로 공전합니다. 이는 저궤도 위성이 지구 주변을 더 빠르게 돌아다니며 지구의 중력에 의해 계속해서 가속되기 때문입니다.
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11. AWGN 채널에서 채널 대역폭이 15[kHz]이고 신호대잡음비(S/N비)가 31인 경우 이론적으로 구한 채널용량[kbps]은?

  1. 15
  2. 46
  3. 75
  4. 90
(정답률: 69%)
  • 채널용량은 채널 대역폭과 신호대잡음비에 의해 결정됩니다. Shannon-Hartley 정리에 따르면 채널용량은 다음과 같이 계산됩니다.

    채널용량 = 채널 대역폭 x log2(1 + S/N)

    여기서, 채널 대역폭은 15[kHz]이고, S/N은 31이므로,

    채널용량 = 15 x log2(1 + 31) = 75[kbps]

    따라서, 정답은 "75"입니다.
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12. 진폭변조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 반송파 억압 양측파대(DSB-SC) 변조방식은 동기 복조기를 사용한다.
  2. 반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 변조방식은 반송파 억압 양측파대(DSB-SC) 방식에 비해 송신전력 효율이 떨어진다.
  3. 잔류측파대(VSB) 변조방식에서 신호의 대역폭은, 단측파대(SSB) 방식보다 크고 양측파대(DSB) 방식보다 작다.
  4. 단측파대(SSB) 변조방식은 대역폭을 적게 차지하므로 영상신호를 전송하는 데 유리하여 TV 방송에서 주로 사용된다.
(정답률: 82%)
  • 단측파대(SSB) 변조방식은 대역폭을 적게 차지하므로 영상신호를 전송하는 데 유리하여 TV 방송에서 주로 사용된다는 설명이 옳지 않습니다. 영상신호는 주로 잔류측파대(VSB) 변조방식을 사용하여 전송됩니다.
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13. 레이더의 송신기와 수신기가 동일한 위치에 있는 경우, 송신한 신호가 먼 거리에 있는 목표물로부터 반사되어 수신되는 전력은 송신기와 목표물 사이의 거리(R)의 몇 제곱에 반비례하는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 40%)
  • 레이더에서 송신한 신호는 목표물에서 반사되어 수신기로 돌아오게 됩니다. 이때, 신호의 전력은 거리의 제곱에 반비례합니다. 이는 전파의 진행 거리가 멀어질수록 전력이 약해지기 때문입니다. 따라서, 송신기와 수신기가 동일한 위치에 있을 경우, 송신한 신호가 목표물로부터 반사되어 수신되는 전력은 거리(R)의 제곱에 반비례하게 됩니다. 따라서 정답은 "4"가 됩니다.
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14. 야기－우다(Yagi-Uda) 안테나에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 이득과 관련한 빔 패턴은 대부분 도파기에 의해 좌우된다.
  2. 투사기에서 도파기를 향한 예리한 지향 특성이 있다.
  3. 도파기의 수를 증가시키면 이득이 증가된다.
  4. 반사기의 길이는 도파기의 길이 보다 짧게 한다.
(정답률: 64%)
  • "반사기의 길이는 도파기의 길이 보다 짧게 한다."가 옳지 않은 것은 이유는 반사기의 길이가 도파기의 길이보다 길어지면 반사파와 도착파가 서로 상쇄되어 신호가 약해지기 때문입니다. 따라서 반사기의 길이는 도파기의 길이보다 짧게 만들어야 합니다.
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15. 무선 근거리 통신망인 무선 랜(WLAN)의 기술을 규정하고 있는 국제 표준은?

  1. IEEE 802.11
  2. IEEE 802.15
  3. IEEE 802.16
  4. IEEE 802.21
(정답률: 90%)
  • "IEEE 802.11"은 무선 랜(WLAN)의 기술을 규정하고 있는 국제 표준이다. 이는 Wi-Fi 기술의 기반이 되며, 무선 인터넷 연결을 위해 가장 널리 사용되는 기술이다. 따라서 이 문제에서 정답은 "IEEE 802.11"이다.
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16. FM 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. FM 신호의 대역폭은 항상 메시지 신호 대역폭의 2배이다.
  2. 주파수 편이는 반송파 주파수에 따라 결정된다.
  3. FM 변조 지수는 메시지 신호의 대역폭과는 무관하다.
  4. 광대역 FM 신호를 생성하기 위한 간접 FM 방식은 주파수체배기를 사용한다.
(정답률: 55%)
  • 광대역 FM 신호를 생성하기 위한 간접 FM 방식은 주파수체배기를 사용한다는 것이 옳은 설명입니다. 이는 간접 FM 방식에서는 주파수체배기를 이용하여 변조 지수를 일정하게 유지하면서 메시지 신호를 변조하는 방식이기 때문입니다. 이 방식은 직접 FM 방식보다 더 넓은 대역폭을 가진 FM 신호를 생성할 수 있습니다.
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17. 그림과 같이 특성 임피던스(Z0)가 50[Ω]인 전송선로와 200[Ω]의 부하저항(RL)을 임피던스 정합하기 위하여, 중간에 임피던스가 ZT이고 길이가 1/4 파장(λ)인 전송선로를 삽입하였다. 삽입된 전송선로의 임피던스 ZT[Ω]는?

  1. 75
  2. 100
  3. 125
  4. 150
(정답률: 40%)
  • 전송선로와 부하저항의 임피던스를 정합하기 위해서는 전송선로와 부하저항의 임피던스를 동일하게 만들어야 합니다. 따라서, 삽입된 전송선로의 임피던스 ZT는 전송선로의 특성 임피던스인 50[Ω]과 부하저항인 200[Ω]의 조화점인 100[Ω]이 됩니다. 이는 전송선로의 길이가 1/4 파장(λ)일 때, 임피던스 변환 공식인 ZT = √(Z0 × RL) = √(50 × 200) = 100[Ω]에 의해 구할 수 있습니다. 따라서, 정답은 "100"입니다.
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18. LTE 시스템의 상향 링크에서 사용되는 다중접속 방식은?

  1. OFDMA
  2. SC-FDMA
  3. TDMA
  4. CDMA
(정답률: 65%)
  • LTE 시스템의 상향 링크에서 사용되는 다중접속 방식은 SC-FDMA입니다. 이는 OFDMA와 비슷하지만, 전송 신호를 변조하는 방식이 다릅니다. OFDMA는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식으로, 여러 사용자가 동시에 같은 주파수 대역폭을 공유합니다. 반면 SC-FDMA는 단일 주파수 분할 다중 접속 방식으로, 전송 신호를 부분적으로 겹치게 만들어 전송합니다. 이는 전력 효율성이 높아지고, 다중 경로 간섭에 강건한 특성을 가지기 때문에 상향 링크에서 사용됩니다. TDMA와 CDMA는 LTE 시스템에서 하향 링크에서 사용됩니다.
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19. 셀룰러 이동통신에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기지국에서 단말기로의 통신 채널을 하향 링크라고 한다.
  2. 지향성 안테나를 사용하여 셀을 섹터로 분할하면 동일채널 간섭이 감소한다.
  3. 주파수 재사용은 거리가 먼 기지국 간에 동일 주파수를 사용하는 기술을 말한다.
  4. 단말기 대 단말기 간 직접적인 무선통신을 기반으로 한다.
(정답률: 73%)
  • 주파수 재사용은 거리가 먼 기지국 간에 동일 주파수를 사용하는 기술을 말하는 것이 아니라, 동일 지역 내에서 다른 기지국이 동일한 주파수를 사용할 수 있도록 주파수를 재사용하는 기술을 말한다. 따라서, 이것이 옳지 않은 설명이다.

    셀룰러 이동통신은 기지국에서 단말기로의 통신 채널을 하향 링크라고 하며, 지향성 안테나를 사용하여 셀을 섹터로 분할하면 동일채널 간섭이 감소한다. 또한, 단말기 대 단말기 간 직접적인 무선통신을 기반으로 하며, 이를 위해 기지국을 중계하여 통신이 이루어진다.
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20. 펄스 레이더 시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 펄스 반복 주파수가 작아질수록 최대 탐지 거리가 커진다.
  2. 듀티 사이클은 펄스 폭이 작을수록 작아진다.
  3. 탐지거리의 정확성을 높이기 위해 펄스의 주기는 신호의 왕복시간보다 작아야 한다.
  4. 평균 전력과 피크 전력의 관계는 펄스 폭과 펄스 반복 주기에 따라 결정된다.
(정답률: 34%)
  • "탐지거리의 정확성을 높이기 위해 펄스의 주기는 신호의 왕복시간보다 작아야 한다."가 옳지 않은 것입니다. 이는 오히려 반대로, 탐지거리의 정확성을 높이기 위해서는 펄스의 주기가 신호의 왕복시간보다 크거나 같아야 합니다. 이는 펄스가 발사된 후 돌아오는 신호를 받기까지의 시간을 고려하여, 충분한 시간 동안 신호를 받아들일 수 있도록 해야하기 때문입니다.
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