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

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2018-04-07 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2018-04-07 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

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: 84%)
  • 지그비(ZigBee)는 저전력, 저속 데이터 전송을 목적으로 하는 근거리 무선 통신 표준으로, 제시된 기술들 중 전송 속도가 가장 낮습니다.
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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: 72%)
  • 위성 통신 등에 사용되는 주파수 대역의 일반적인 주파수 범위는 $\text{Ka} > \text{Ku} > \text{C} > \text{S}$ 순으로 높습니다.
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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: 85%)
  • FM 신호의 평균 전력은 반송파의 진폭 $A_c$에 의해서만 결정되며, 주파수 변화 정도를 나타내는 변조지수와는 무관합니다.

    오답 노트
    광대역 FM: AM보다 대역폭이 훨씬 넓음
    잡음 영향: FM이 AM보다 잡음 제거 능력이 우수함
    과변조: AM에서 변조지수가 1보다 크면 파형이 왜곡되는 과변조 발생
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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: 90%)
  • 균일 양자화를 사용하는 PCM에서 양자화 비트 수가 1비트 증가하면 양자화 스텝 수는 2배로 늘어나고, 스텝 사이즈 $s$는 $1/2$로 줄어듭니다. 양자화 잡음 전력 $N_q$는 스텝 사이즈의 제곱에 비례하므로 잡음 전력은 $1/4$로 감소하며, 결과적으로 신호대양자화잡음비(SQNR)는 4배, 즉 $6\text{dB}$ 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: 66%)
  • 부하 임피던스와 특성 임피던스의 차이로 인해 발생하는 반사계수 $\Gamma$와 전압정재파비 $\text{VSWR}$을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0}, \text{VSWR} = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Gamma = \frac{100 - 50}{100 + 50}, \text{VSWR} = \frac{1 + 1/3}{1 - 1/3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Gamma = 1/3, \text{VSWR} = 2$$
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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: 73%)
  • 송신 전력을 $\text{dBm}$으로 변환한 후, 안테나 이득과 손실을 모두 더하고 빼서 수신 전력을 구하는 링크 버짓 계산 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Pr(dBm)} = \text{Pt(dBm)} + \text{Gt(dB)} + \text{Gr(dB)} - \text{Lsys(dB)} - \text{Lpath(dB)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Pr(dBm)} = 10\log_{10}(10 \times 1000) + 20 + 20 - 10 - 112$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Pr(dBm)} = 40 + 20 + 20 - 10 - 112 = -42$$
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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: 93%)
  • 무선채널의 전파 특성에 대한 분석입니다.
    ㄱ. 경로손실은 주파수가 높아질수록 증가하는 특성이 있습니다. (옳음)
    ㄴ. 페이딩은 수신 신호의 세기가 공간 또는 시간에 따라 변하는 현상입니다. (옳음)
    ㄷ. 무선채널의 전파 특성은 주파수의 영향을 크게 받습니다. (틀림)
    ㄹ. 수신단이 정지해 있더라도 주변 환경의 변화나 다중 경로 영향으로 페이딩이 발생할 수 있습니다. (틀림)
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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: 59%)
  • PM과 FM 같은 각변조는 피변조파의 스펙트럼이 변조 신호와 단순한 관계를 갖지 않고 새로운 주파수 성분으로 변환되는 비선형 변조 방식입니다. 따라서 중첩의 원리가 성립하지 않는 비선형 특성을 가집니다.

    오답 노트
    메시지 신호를 적분하여 위상 변조하면 FM 신호를 얻을 수 있음: 옳은 설명
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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: 64%)
  • 산란계수 $S_{ij}$에서 $j$는 입력 포트를, $i$는 출력 포트를 의미합니다. 따라서 입력(포트 1)에서 출력(포트 2)으로의 전송 특성, 즉 전송이득이나 삽입손실을 나타내는 계수는 $S_{21}$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%)
  • 지구의 자전속도와 동일한 속도로 공전하여 지표면에서 보았을 때 정지해 있는 것처럼 보이는 위성은 저궤도(LEO)가 아니라 정지궤도(GEO) 위성입니다.

    오답 노트
    상업용 주파수: C, Ku, Ka, L 대역 등이 사용됨
    Ku 대역: 일반적으로 상향링크 주파수가 하향링크보다 높게 설정됨
    정지궤도 고도: 약 $36,000\text{km}$ 상공에 위치함
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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: 72%)
  • 샤논의 채널 용량 공식을 사용하여 잡음이 있는 채널에서 전송 가능한 최대 정보 전송률을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = B \log_{2}(1 + S/N)$
    ② [숫자 대입] $C = 15 \times \log_{2}(1 + 31)$
    ③ [최종 결과] $C = 75$
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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: 83%)
  • TV 방송의 영상 신호 전송에는 대역폭을 효율적으로 사용하면서도 저역 주파수 성분을 보존해야 하므로 단측파대(SSB)가 아닌 잔류측파대(VSB) 변조방식이 주로 사용됩니다.

    오답 노트
    반송파 억압 양측파대(DSB-SC): 반송파를 제거하여 전력 효율을 높이며 동기 복조가 필요함
    반송파 전송 양측파대(DSB-TC): 반송파를 포함하므로 전력 효율이 낮음
    잔류측파대(VSB): SSB보다 크고 DSB보다 작은 대역폭을 가짐
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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: 43%)
  • 레이더 방정식에 따라 송신 전력은 목표물까지 갈 때 거리의 제곱($R^2$)에 반비례하여 감쇠하고, 반사된 신호가 다시 수신기로 돌아올 때 다시 거리의 제곱($R^2$)에 반비례하여 감쇠합니다. 따라서 수신 전력은 거리의 4제곱($R^4$)에 반비례하게 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: 63%)
  • 야기-우다 안테나에서 반사기는 전파를 도파기 방향으로 반사시켜 지향성을 높이는 역할을 하며, 이를 위해 반사기의 길이는 도파기의 길이보다 약간 더 길게 설계해야 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%)
  • 무선 랜(WLAN)의 물리 계층과 매체 접속 제어(MAC) 계층에 대한 국제 표준은 IEEE 802.11입니다.

    오답 노트
    IEEE 802.15: 블루투스(WPAN)
    IEEE 802.16: 와이맥스(WiMAX)
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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: 58%)
  • 간접 FM 방식(Armstrong 방식)은 좁은 대역폭의 FM 신호를 먼저 생성한 후, 주파수체배기를 통해 주파수 편이를 확대하여 광대역 FM 신호를 생성합니다.

    오답 노트
    FM 신호의 대역폭은 메시지 대역폭의 2배가 아니라 Carson의 법칙에 의해 결정됨
    주파수 편이는 메시지 신호의 최대 진폭에 비례함
    FM 변조 지수는 메시지 신호의 최대 주파수와 관련이 있음
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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: 48%)
  • 1/4 파장 변환기를 이용한 임피던스 정합 시, 삽입되는 전송선로의 임피던스는 입력 임피던스와 부하 임피던스의 기하평균으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $Z_{T} = \sqrt{Z_{0} \times R_{L}}$
    ② [숫자 대입] $Z_{T} = \sqrt{50 \times 200}$
    ③ [최종 결과] $Z_{T} = 100$
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18. LTE 시스템의 상향 링크에서 사용되는 다중접속 방식은?

  1. OFDMA
  2. SC-FDMA
  3. TDMA
  4. CDMA
(정답률: 64%)
  • LTE 시스템은 하향 링크에서는 OFDMA 방식을 사용하지만, 단말기의 전력 소모를 줄이기 위해 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 낮은 SC-FDMA 방식을 상향 링크에 적용합니다.
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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: 71%)
  • 셀룰러 이동통신은 단말기가 기지국(Base Station)을 거쳐 통신하는 네트워크 기반 시스템이며, 단말기 간 직접 무선통신을 기반으로 하지 않습니다.
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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: 35%)
  • 레이더가 송신한 펄스가 목표물에 맞고 돌아오는 왕복 시간 동안 다음 펄스를 송신하면 거리 측정에 혼선이 생깁니다. 따라서 정확한 탐지 거리를 측정하기 위해서는 펄스의 주기가 신호의 왕복 시간보다 반드시 커야 합니다.
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