9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2019-04-06)

9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2019-04-06 기출문제)

목록

1. 마이크로웨이브(microwave) 통신의 특징으로 옳은 것은?

  1. 전파가 전리층의 영향을 받아 감쇠와 왜곡이 심하다.
  2. 사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능하다.
  3. 1[GHz]~10[GHz]의 주파수 영역에서는 전자기 잡음레벨이 상대적으로 매우 높다.
  4. 동작주파수가 높아 고이득, 고지향성 안테나의 구현이 불가능하다.
(정답률: 84%)
  • 마이크로웨이브는 고주파수를 사용하기 때문에 전파가 전리층을 통과할 때 감쇠와 왜곡이 적게 일어나며, 이에 따라 사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능합니다. 따라서 "사용 주파수 범위가 넓어 광대역 전송이 가능하다."가 옳은 설명입니다.
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2. 송신안테나의 출력전력이 10[W]이고 안테나이득이 20[dB]인 경우 실효등방성방사전력(EIRP)[W]는?

  1. 10
  2. 100
  3. 1,000
  4. 10,000
(정답률: 80%)
  • 안테나이득은 안테나가 전파를 얼마나 집중시키는지를 나타내는 값으로, dB 단위로 표시됩니다. 안테나이득이 20[dB]이므로, 안테나의 출력전력을 100배로 증폭시킨 것과 같은 효과가 있습니다. 따라서, 실효등방성방사전력(EIRP)은 10[W] x 100 = 1,000[W]가 됩니다. 따라서 정답은 "1,000"입니다.
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3. 전파의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전파는 횡파이며 평면파이다.
  2. 균일 매질에서 전파하는 전파는 직진한다.
  3. 주파수가 높을수록 회절작용이 심하다.
  4. 서로 다른 매질의 경계면에서 굴절과 반사되는 성질이 있다.
(정답률: 77%)
  • "주파수가 높을수록 회절작용이 심하다."는 옳은 설명입니다. 이유는 주파수가 높을수록 파장이 짧아지기 때문에, 장애물이나 구조물 등에 부딪히면 파장이 굴절되거나 반사되는 현상이 더 많이 일어나기 때문입니다. 따라서 주파수가 높을수록 전파의 진행이 방해받을 가능성이 높아지며, 회절작용이 심해집니다.
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4. 신호 s(t) = 10cos(4×109πt)를 반파장 다이폴 안테나로 수신할 경우, 안테나의 길이[cm]는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다.)

  1. 5
  2. 7.5
  3. 10
  4. 12.5
(정답률: 79%)
  • 반파장 안테나의 길이는 전파의 속도와 주파수에 비례합니다. 주파수는 4×109 Hz 이므로, 파장은 전파의 속도를 주파수로 나눈 값인 7.5 cm 입니다. 따라서 정답은 "7.5" 입니다.
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5. 다음 그림은 반송파주파수 950[kHz]로 진폭변조된 신호를 중간주파수 455[kHz]로 변환하는 슈퍼헤테로다인(superheterodyne) 수신기이다. 하측 튜닝(low-side tuning)을 사용하는 국부발진기의 주파수[kHz]는?

  1. 40
  2. 495
  3. 1405
  4. 1860
(정답률: 62%)
  • 슈퍼헤테로다인 수신기에서는 입력신호를 믹서(mixer)를 통해 고정된 주파수인 국부발진기의 주파수와 혼합(mixing)하여 중간주파수를 만들어냅니다. 이때 중간주파수는 입력신호와 국부발진기의 주파수 차이와 같습니다. 따라서 입력신호의 반송파주파수 950[kHz]와 중간주파수 455[kHz]를 더하면 국부발진기의 주파수인 1405[kHz]가 됩니다. 하지만 이 수신기는 하측 튜닝을 사용하므로, 국부발진기의 주파수에서 중간주파수를 뺀 값인 1405[kHz] - 455[kHz] = 950[kHz]가 입력신호의 주파수인 반송파주파수와 같아야 합니다. 따라서 정답은 "495"입니다.
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6. 정지궤도 위성과 극궤도 위성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 극궤도 위성의 공전주기는 지구의 자전주기와 같다.
  2. 극궤도 위성은 적도 상공에 궤도를 유지하면서 지구 주위를 회전한다.
  3. 정지궤도 위성은 남극과 북극을 통과하는 궤도를 따라 지구 주위를 공전한다.
  4. 정지궤도 위성의 고도는 극궤도 위성의 고도에 비해 높다.
(정답률: 62%)
  • 정지궤도 위성은 지구의 자전과 동일한 속도로 공전하며, 적도 상공에 고정된 궤도를 유지합니다. 반면 극궤도 위성은 지구의 자전과 동일한 속도로 공전하면서, 지구의 극 지역을 통과하는 궤도를 따릅니다. 따라서 정지궤도 위성의 고도는 극궤도 위성의 고도에 비해 높습니다.
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7. PCM(Pulse Code Modulation) 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 왜곡을 발생시키지 않는 최소 표본화 주파수를 나이키스트 주파수라고 한다.
  2. 양자화 이후에 표본화를 진행한다.
  3. 적은 비트 수로 입력신호의 넓은 범위를 양자화하기 위해서는 균일 양자화가 적합하다.
  4. 양자화 비트 수가 증가할수록 양자화 잡음은 증가한다.
(정답률: 72%)
  • "왜곡을 발생시키지 않는 최소 표본화 주파수를 나이키스트 주파수라고 한다."는 이유는, 나이키스트 주파수는 입력신호의 최대 주파수의 2배 이상으로 표본화 주파수를 설정하면, 나이퀴스트 정리에 따라 왜곡이 발생하지 않는 최소한의 표본화 주파수를 의미하기 때문입니다. 즉, 이 주파수 이상으로 표본화 주파수를 설정하면 입력신호의 정보를 더 잘 보존할 수 있지만, 그 이하로 설정하면 왜곡이 발생할 수 있습니다.
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8. 지구국과 위성 사이의 거리가 22,500[km] 떨어져 있을 때, 지구국에서 전파를 발사하여 지구국으로 되돌아올 때까지 걸리는 시간[ms]은? (단, 위성에서의 지연시간은 무시하고, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 100
  2. 150
  3. 200
  4. 250
(정답률: 82%)
  • 전파의 속도는 3×10^8[m/s]이므로, 22,500[km]는 22,500,000[m]이다. 따라서 전파가 왕복하는 거리는 45,000,000[m]이다. 전파가 이 거리를 이동하는데 걸리는 시간은 다음과 같다.

    시간 = 거리 ÷ 속도 = 45,000,000[m] ÷ 3×10^8[m/s] = 0.15[s] = 150[ms]

    따라서 정답은 "150"이다.
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9. 다음 그림에서 입력전력(Pin)이 1[W]일 때, 전력이득(Pout/Pin)과 출력전력(Pout)[dBm]은? (단, log102 = 0.3 이다.)

  1. 0.05, -13
  2. 0.05, 17
  3. 0.1, -13
  4. 0.1, 17
(정답률: 49%)
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10. 진폭변조(AM)된 신호 Ac[1+am(t)]cos(2πfct)의 포락선검파가 왜곡 없이 가능한 경우는? (단, Ac는 반송파 진폭, fc는 반송파 주파수, m(t)는 메시지 신호, fm은 메시지 신호의 주파수이다)

  1. a= 0.1, m(t) = 12cos(2πfmt)
  2. a= 0.2, m(t) = 8cos(2πfmt)
  3. a= 0.3, m(t) = 4cos(2πfmt)
  4. a= 0.4, m(t) = cos(2πfmt)
(정답률: 57%)
  • 포락선 검파는 진폭 변조된 신호를 검출하기 위해 사용되는데, 이때 메시지 신호의 최대 진폭이 반송파 진폭의 40% 이하여야 왜곡 없이 검출이 가능하다. 따라서 a=0.4인 경우가 정답이며, m(t) = cos(2πfmt)인 이유는 메시지 신호의 주파수가 반송파 주파수의 1/2 이하이기 때문에 왜곡 없이 검출이 가능하다. 다른 보기들은 메시지 신호의 최대 진폭이 반송파 진폭의 40% 이상이거나, 메시지 신호의 주파수가 반송파 주파수의 1/2 이상이기 때문에 왜곡이 발생할 가능성이 높다.
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11. 다음 중 비선형 변조방식은?

  1. SSB(Single Sideband)
  2. VSB(Vestigial Sideband)
  3. PM(Phase Modulation)
  4. AM(Amplitude Modulation)
(정답률: 66%)
  • 비선형 변조 방식은 변조 신호의 진폭, 주파수, 위상 중 하나 이상을 변화시키는 방식입니다. SSB와 VSB는 주파수 변조 방식이며, AM은 진폭 변조 방식입니다. 따라서 PM은 위상 변조 방식으로, 비선형 변조 방식 중 하나입니다.
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12. 주파수변조(FM)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 변조된 신호의 전력은 변조되기 전 반송파의 전력보다 크다.
  2. 변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변화한다.
  3. 변조지수가 작을수록 S/N비를 개선할 수 있다.
  4. 프리엠퍼시스와 디엠퍼시스 기술을 이용하여 성능을 개선할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 주파수변조(FM)는 변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변화하지 않고, 주파수가 변화함으로써 정보를 전송하는 방식입니다. 따라서 "변조된 신호의 진폭이 시간에 따라 변화한다."는 옳지 않은 설명입니다.

    반면에, "프리엠퍼시스와 디엠퍼시스 기술을 이용하여 성능을 개선할 수 있다."는 옳은 설명입니다. 프리엠퍼시스는 변조된 신호의 주파수 스펙트럼을 더 넓게 만들어 S/N비를 개선하는 기술이고, 디엠퍼시스는 수신기에서 불필요한 노이즈를 제거하여 S/N비를 개선하는 기술입니다. 이러한 기술을 이용하면 주파수변조(FM)의 성능을 더욱 개선할 수 있습니다.
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13. 이상적인 두 개의 등방성(isotropic) 안테나 사이의 거리를 d(m), 전파의 파장을 λ0 (m)라고 할 때, 자유공간경로손실은?

(정답률: 75%)
  • 자유공간경로손실은 다음과 같이 계산됩니다.

    Path loss = 20log10(4πd/λ0)

    여기서 d는 두 안테나 사이의 거리입니다. 이 문제에서는 d와 λ0이 주어졌으므로, 계산을 해보면 다음과 같습니다.

    Path loss = 20log10(4πd/λ0) = 20log10(4π × d/λ0) ≈ 20log10(d/λ0) + 20log10(4π)

    여기서 20log10(4π)는 상수이므로, d/λ0이 작아질수록 Path loss는 증가합니다. 따라서 두 안테나 사이의 거리가 작을수록 Path loss는 커집니다. 이 문제에서는 이상적인 등방성 안테나를 가정했으므로, 안테나 간의 방향성이 없어서 거리가 가까워져도 Path loss가 크게 변하지 않습니다. 따라서, 두 안테나 사이의 거리가 작아도 Path loss는 크게 변하지 않으므로, 보기에서 주어진 ""가 정답입니다.
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14. 마이크로웨이브 전송시스템에서 송신출력이 30[dBm], 송수신 안테나이득이 각각 20[dB], 자유공간경로손실이 130[dB], 수신기의 최소수신감도가 -75[dBm]일 때, 링크마진(link margin)[dB]는? (단, 잡음은 무시한다)

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 68%)
  • 링크마진은 수신감도와 송신출력, 안테나이득, 경로손실 등을 고려하여 계산할 수 있다. 수신기의 최소수신감도가 -75[dBm]이므로, 이를 충족하기 위해서는 수신감도보다 30[dB] 이상의 신호가 필요하다. 따라서, 수신감도와 송신출력, 안테나이득, 경로손실을 고려하여 링크마진을 계산하면 다음과 같다.

    송신출력: 30[dBm]
    송수신 안테나이득: 20[dB]
    자유공간경로손실: 130[dB]
    최소수신감도: -75[dBm]

    링크마진 = 수신감도 - (송신출력 + 안테나이득 - 경로손실)
    = -75[dBm] - (30[dBm] + 20[dB] - 130[dB])
    = -75[dBm] + 100[dB]
    = 25[dB]

    따라서, 링크마진은 25[dB]이며, 보기에서 정답은 "15"가 아닌 "20"이다.
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15. 다음 그림과 같이 A단과 B단이 연결되어 있을 경우, 전송선 ab지점에서 A단과 B단 사이에 최대 전력이 전달되는 조건은? (단, Za는 ab지점에서 바라본 A단의 출력임피던스, Zb는 ab지점에서 바라본 B단의 입력임피던스, j = √-1 이다)

  1. Zb = 50 + j50
  2. Zb = 50 - j50
  3. Zb = j50
  4. Zb = -j50
(정답률: 81%)
  • 전송선에서 A단과 B단 사이에 최대 전력이 전달되기 위해서는 전송선의 임피던스와 A단의 출력임피던스, B단의 입력임피던스가 모두 일치해야 합니다. 따라서, Zb는 전송선의 임피던스와 A단의 출력임피던스인 50Ω과 같아야 합니다. 그리고 B단의 입력임피던스는 전송선과 일치해야 하므로, Zb = 50 - j50이 됩니다.
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16. 반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 변조방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 변조된 신호의 진폭이 변하지 않는다.
  2. 힐버트(Hilbert) 변환이 반드시 사용된다.
  3. 메시지신호의 대역폭이 B[Hz]이면 변조된 신호의 대역폭은 2B[Hz]이다.
  4. 왜곡 없이 비동기식 복조를 하려면 변조 지수는 1보다 커야 한다.
(정답률: 79%)
  • 정답은 "메시지신호의 대역폭이 B[Hz]이면 변조된 신호의 대역폭은 2B[Hz]이다."입니다.

    반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 변조방식은 메시지 신호를 반송파에 곱하여 변조하는 방식입니다. 이 때, 변조된 신호의 진폭은 메시지 신호의 진폭에 비례하며, 변조된 신호의 주파수는 반송파의 주파수와 동일합니다. 따라서 변조된 신호의 대역폭은 메시지 신호의 대역폭의 두 배가 됩니다. 이는 변조된 신호가 양측 대역폭을 가지기 때문입니다.
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17. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 전송방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 높아 송신기의 전력효율이 낮아진다.
  2. 인접심벌 간 간섭을 제거하기 위해 보호구간(guard interval)을 추가한다.
  3. 전송할 직렬 스트림 형태의 입력데이터를 병렬데이터 스트림으로 나누어 각각에 부반송파를 할당한다.
  4. 직교성이 유지되기 위해 각 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않아야 한다.
(정답률: 57%)
  • "직교성이 유지되기 위해 각 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않아야 한다."가 옳지 않은 것이 아닙니다. OFDM은 주파수 분할 다중화 방식으로, 전체 대역폭을 작은 부분 대역폭으로 나누어 각 부분 대역폭에 대해 서로 직교하는 부반송파를 할당하여 데이터를 전송하는 방식입니다. 이 때, 각 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않아야 직교성이 유지됩니다. 따라서 "직교성이 유지되기 위해 각 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않아야 한다."는 옳은 설명입니다.
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18. 레이더의 성능에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 빔의 폭이 좁을수록 방위분해능이 좋아진다.
  2. 최대 탐지거리를 2배로 하려면 송신전력을 4배로 해야 한다.
  3. 유효반사면적이 작을수록 탐지거리가 증가한다.
  4. 펄스폭이 넓을수록 거리분해능이 좋아진다.
(정답률: 64%)
  • "빔의 폭이 좁을수록 방위분해능이 좋아진다."라는 설명은 레이더에서 사용되는 빔의 폭과 방위분해능 사이의 관계를 설명하는 것입니다. 빔의 폭이 좁을수록 빔이 집중되어 방위분해능이 높아지기 때문에 이러한 설명이 옳습니다. 다른 보기들은 최대 탐지거리, 유효반사면적, 펄스폭과 관련된 내용이지만, 이들은 레이더의 성능과는 직접적인 연관성이 있는 것은 아닙니다.
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19. 무선통신 시스템의 다이버시티(diversity) 기법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. CDMA 시스템의 경우 RAKE 수신기를 활용하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
  2. 다수의 수신안테나들을 파장의 1/2 크기 미만으로 가깝게 위치시키면 공간다이버시티를 얻기 용이하다.
  3. 동일 신호를 서로 다른 시점에서 송신하고, 이를 결합하여 시간다이버시티를 얻을 수 있다.
  4. 동일 신호를 서로 다른 주파수 대역에서 송신하고, 이를 결합하여 주파수다이버시티를 얻을 수 있다.
(정답률: 67%)
  • "다수의 수신안테나들을 파장의 1/2 크기 미만으로 가깝게 위치시키면 공간다이버시티를 얻기 용이하다."가 옳지 않은 설명입니다. 이유는 수신 안테나들을 파장의 1/2 크기 미만으로 가깝게 위치시키면 안테나 간 간섭이 발생하여 신호 품질이 저하될 수 있기 때문입니다. 따라서 수신 안테나들은 최소한 파장의 반 이상의 간격을 두고 위치시켜야 합니다.
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20. 다중입출력안테나(MIMO) 통신시스템에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 여러 개의 안테나를 사용해 데이터를 여러 경로로 전송한다.
  2. 공간 다중화 기법에서 복호 가능한 공간 스트림의 최대 개수는 송신기와 수신기 안테나 개수 중 큰 수이다.
  3. 다이버시티 기법에서 페이딩의 영향을 증가시킨다.
  4. 빔형성 기법에서 수신신호의 전력이 최소가 되도록 전송한다.
(정답률: 69%)
  • 여러 개의 안테나를 사용해 데이터를 여러 경로로 전송하는 것은 MIMO 시스템의 기본 개념입니다. 이를 통해 신호의 안정성과 전송 속도를 향상시킬 수 있습니다. 안테나 개수가 많을수록 더 많은 경로로 데이터를 전송할 수 있으며, 이는 공간 다중화 기법에서 복호 가능한 공간 스트림의 최대 개수와 관련이 있습니다. 다이버시티 기법에서는 안테나의 개수를 늘리는 것이 페이딩의 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다. 빔형성 기법에서는 안테나를 사용하여 수신신호의 전력을 최소화하고 전송 효율을 높이는 것이 목적입니다.
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