마이크로파는 넓은 의미의 전파에 포함되는 전자기파입니다. 둘은 전자기장, 파장 관계, 물질과의 상호작용, 에너지 전달과 변조라는 성질을 공유합니다. 서로 완전히 다른 물리 법칙을 따르는 두 종류가 아닙니다.
1. 전자기장과 진공에서의 속도
전기장과 자기장으로 파를 설명하며 진공에서는 c = 299 792 458 m/s로 전파됩니다. 60 GHz가 100 MHz보다 주파수가 높다고 진공에서 더 빨리 도착하지는 않습니다.
물질과 도파 구조에서는 위상 속도와 군속도를 구분합니다. 분산으로 주파수 성분의 특성이 달라질 수 있지만 정보를 c보다 빠르게 전달한다는 뜻은 아닙니다.
2. 주파수와 파장의 관계
진공에서 λ = c/f입니다. 100 MHz에서는 약 3 m, 2.4 GHz에서는 약 12.5 cm, 60 GHz에서는 약 5 mm입니다. 주파수 f가 증가하면 자유공간 파장은 짧아집니다.
마이크로파의 명칭 범위는 관례마다 다르며 흔히 약 300 MHz–300 GHz로 설명합니다. 중요한 경우 숫자로 대역을 지정합니다. 명칭 경계에서 물리 특성이 갑자기 바뀌지는 않습니다.
매질 속 파장은 해당 위상 속도와 주파수로 구합니다. 진공 파장과 도파관 안의 파장을 구별해야 안테나나 전이부 길이를 잘못 정하지 않습니다.
3. 반사·투과·흡수
둘 다 반사, 굴절, 회절과 흡수를 보입니다. 재료, 형상, 주파수, 입사각과 편파에 따라 결과가 달라지므로 구리의 반사율을 모든 조건에서 99%로 고정하지 않습니다.
벽은 주파수에 따라 다른 감쇠를 만들고 반사 경로는 다중경로를 형성합니다. 장애물의 크기와 파장의 비가 회절에 영향을 줍니다. 눈으로 보이는 그림자가 전파장의 모든 영역을 설명하지는 않습니다.
4. 에너지를 전달하지만 주파수는 전력이 아니다
전력은 W, 주파수는 Hz로 나타냅니다. 더 높은 주파수의 장비가 반드시 더 많은 전력을 송신하지는 않습니다. 양자 설명의 E = hf는 광자 하나의 에너지이며 전체 송신 전력을 단독으로 정하지 않습니다.
손실이 있는 물질이 RF 에너지를 흡수하면 가열될 수 있습니다. 가열은 전력, 시간, 장 분포와 재료에 달려 있습니다. 낮은 전력의 통신 신호와 조리용 가열 장치를 주파수 이름만으로 동일하게 취급하지 않습니다.
5. 변조로 정보를 전달한다
진폭, 주파수, 위상과 이들의 조합을 이용해 정보를 표현합니다. 100 MHz 부근의 FM과 2.4 GHz Wi-Fi는 서로 다른 서비스의 예이며, 각 주파수 영역에 변조법이 하나만 허용된다는 의미는 아닙니다.
데이터율은 신호 대역폭, 신호 대 잡음비, 변조와 부호화 등에 달려 있습니다. 반송파 2.4 GHz를 곧바로 2.4 Gbit/s로 읽지 않습니다.
대기와 전리층의 작용은 구분한다
60 GHz 부근 산소의 분자 흡수와 HF 장거리 전파에 관여하는 전리층의 작용은 서로 다른 현상입니다. 전리층에도 흡수와 손실이 있지만 같은 분자 흡수선이라는 뜻은 아닙니다.
비, 기체, 고각과 경로 길이에 따라 손실이 달라집니다. 모든 전파와 마이크로파에 하나의 dB/km 값을 적용하지 않습니다.
비교를 설계에 적용
| 질문 | 필요한 데이터 |
|---|---|
| 안테나 크기 | 주파수, 형상과 패턴. |
| 거리 | 전력, 이득, 손실과 품질 기준. |
| 속도 | 대역폭과 시스템 조건. |
| 장애물 | 재료, 크기와 경로. |
주파수 명칭은 ITU-R V.431, 기체 감쇠는 P.676에서 확인할 수 있습니다. 실제 비교에는 명칭뿐 아니라 수치와 조건을 함께 사용하십시오.
