마이크로파는 전파의 일부입니다. 서로 다른 종류의 물리적 신호로 대립시키기보다, 마이크로파 링크와 더 낮은 주파수 링크의 전파 경로·안테나·통신 자원을 비교해야 합니다.
주파수 범위와 파장
마이크로파의 경계는 관례에 따라 다릅니다. 약 300 MHz～300 GHz를 쓰거나 하한을 1 GHz로 잡는 경우가 있습니다. 전파 전체를 3 kHz～300 MHz로 제한하면 마이크로파를 제외하는 잘못된 설명이 됩니다.
반송파 주파수는 신호 스펙트럼의 위치, 대역폭은 차지하는 주파수 간격, 데이터 속도는 초당 비트 수입니다. 반송파 10 GHz가 데이터 속도 10 Gbit/s를 뜻하지 않습니다.
진공에서 λ = c/f이며 두 경우 모두 같은 c로 전파됩니다. 100 MHz는 약 3 m, 10 GHz는 약 3 cm입니다. 위성 링크의 큰 지연은 긴 경로와 처리 등에 관련되며 마이크로파가 진공에서 더 느리기 때문이 아닙니다.
1. 전파 경로와 장애물
많은 지상 마이크로파 링크는 가시선과 프레넬 영역 확보를 고려합니다. 회절, 반사와 투과는 물체의 재질, 두께와 파장 대비 크기에 따라 달라집니다.
낮은 주파수는 모든 벽을 통과하고 마이크로파는 어떤 벽도 통과하지 못한다는 규칙은 없습니다. 5 GHz가 2.4 GHz보다 모든 콘크리트벽에서 정확히 70% 더 손실된다는 고정값도 사용할 수 없습니다.
강우와 기체 흡수는 일부 대역에서 중요합니다. 약 60 GHz의 산소 흡수는 특정 조건의 예이며 모든 마이크로파에 같은 dB/km를 적용하지 않습니다. HF 전리층 경로는 가시선 링크와 별도 모델이 필요합니다.
2. 안테나와 물리적 개구
같은 물리적 개구는 높은 주파수에서 더 지향적일 수 있습니다. 이 때문에 실용적인 크기의 마이크로파 반사판이나 패널로 좁은 빔을 만들 수 있습니다.
하지만 마이크로파에도 무지향성 안테나가 있고 더 낮은 주파수에도 Yagi나 지향성 배열이 있습니다. 마이크로파는 항상 접시, 라디오는 항상 무지향이라는 분류는 맞지 않습니다.
이상적인 원거리 자유공간 손실은 LFS = 20 log10(4πr/λ)입니다. 양쪽 안테나 이득을 고정하면 주파수가 높을수록 이 손실 항이 증가합니다. 물리적 개구를 고정하면 이득도 바뀌므로 같은 비교가 아닙니다.
10 km에서 900 MHz의 자유공간 손실은 약 111.5 dB, 28 GHz는 약 141.4 dB입니다. 원문의 20 dB와 80 dB는 이 조건의 계산값이 아닙니다. 이 예는 대기, 지형과 케이블 손실을 포함하지 않습니다.
3. 가용 대역폭과 용량
일부 마이크로파 대역에는 넓은 채널을 사용할 수 있습니다. 실제 가용폭은 서비스와 할당, 장비에 달려 있습니다. 변조, 코딩, SNR과 공간 재사용도 용량에 영향을 줍니다.
아날로그와 디지털 방식은 여러 대역에서 가능합니다. 마이크로파가 반드시 디지털인 것도, 낮은 주파수가 아날로그 AM/FM만 가능한 것도 아닙니다. 전파 전체에 1～100 Mbit/s 한계를 정하지 않습니다.
표시된 인터페이스 최대 속도와 실효 전송량을 구별합니다. 간섭, 네트워크 부하와 재전송이 서비스 성능을 바꿀 수 있습니다.
신호·송신기·링크를 구분
신호는 정보를 운반하는 전자기적 변화, 송신기는 신호를 만들고 안테나에 전력을 전달하는 장치입니다. 링크에는 양쪽 장비, 안테나와 전파 경로가 포함됩니다.
100 W라는 송신기 출력만으로 50마일 반경이나 1 km 데이터 속도를 보장하지 않습니다. 수신 감도와 잡음, 양쪽 이득, 손실과 경로 조건을 함께 계산합니다.
선정에 필요한 자료
- 서비스, 사용 주파수와 채널.
- 거리, 지형, 장애물과 가시선.
- 실효 용량, 지연과 가용성 요구.
- 설치된 안테나 패턴과 편파.
- 강우, 간섭, 잡음과 링크 여유.
기본 분류는 NASA 전파 설명과 마이크로파 설명, 거리 계산은 Friis 식을 참고하십시오. 대역 이름보다 실제 조건으로 비교해야 합니다.
