왜 높은 주파수를 사용하게 되었는가? (주파수 대역)

Britannica

 

 

통상적인 무선 주파수 대역은 다음과 같습니다.

 

이름 약어 주파수 파장
Very Low Frequency VLF (초장파) 3kHz ~ 30kHz 100km ~ 10km
Low Frequency LF (장파) 30kHz ~ 300kHz 10km ~ 1km
Medium Frequency MF (중파) 300kHz ~ 3MHz 1km ~ 0.1km
High Frequency HF (단파) 3MHz ~ 30MHz 100m ~ 10m
Very High Frequency VHF (초단파) 30MHz ~ 300MHz 10m ~ 1m
Ultra High Frequency UHF (극초단파) 300MHz ~ 3GHz 1m ~ 0.1m
Super High Frequency SHF (센티미터파) 3GHz ~ 30GHz 10cm ~ 1cm
Extremely High Frequency EHF (밀리파) 30GHz ~ 300GHz 1cm ~ 0.1cm

 

(Very < Ultra < Super < Extremely.. 단어는 그게 그거 같은데 ㅎㅎ)

 

초장파, 장파 같은 경우에는 선박용으로 쓰이고

HF, V밴드(VHF), U밴드(UHF)에선 HAM에서 많이 쓰는 아마추어 대역이 있습니다.

HF대역의 단파방송, VHF에서의 FM방송, UHF의 이동전화용.

더 나아가서 센티미터파(SHF), 밀리파(EHF)에서는 위성통신, 레이더, 미사일용으로 용도가 분류됩니다.

 

그렇다면 본 글의 제목에서처럼, 왜 고주파 대역을 점점 사용하게 되었을까요?

답은 간단합니다;

 


1. 주파수 부족

 

엄청난 28GHz 경매가;;

 

먼저, 수요는 많은데 주파수는 한정되어 있기 때문이죠.

무선통신이 지금처럼 발전하지 않았을 때에는 무선기기가 그리 없었습니다.

하지만 무선통신이 발전하고

사람들마다 갖고 있는 무선기기(TV, 라디오부터 시작해서 한 사람마다 갖고 있는 휴대폰 등)가 증가함에 따라

새로운 주파수를 할당하려다 보니

이전에 사용하던 주파수를 넘어서 더 많은 주파수가 필요하게 되었습니다.

(두 사람이 통화한다 하더라도 혼신 되면 안 됨)

 

저주파 대역에서는 1, 2Hz가 큰 차이이지만

고주파 대역에서는 이와 달리 매우 세밀하게 주파수를 나누어 할당할 수 있습니다.

 

그리고 무선통신기술(RF)이 발전함에 따라 고주파를 다루는 기술도 발달하였고,

점점 높은 주파수를 사용하게 되었습니다.

 

주파수 분배표

 

https://www.spectrum.or.kr/bbs/board.php?bo_table=frequency&graph_yn=Y

 

스펙트럼포털

스펙트럼 포털은 산업체 주파수/기술기준 수요 상설 창구 운영 및 주파수 이용 정책을 지원 합니다.

www.spectrum.or.kr

 

 


2. 효율성

또한 단순히 주파수가 부족해서 고주파를 사용하게 되었다는 것도 있지만,

고주파를 사용했을 때의 효율성을 생각해서 사용하게 된 측면도 있습니다.

 

삼성전자 블로그 : SH-100 (1988)

 

일단 고주파를 쓰면 안테나가 짧아집니다.

소형 시스템을 만들기 위해서는 안테나가 짧은 것이 중요합니다. (휴대성도 좋아지죠)

안테나의 길이는 신호의 파장과 관련이 있습니다. (일반적으로 1/4파장)

 

 

지난번 글에서 주파수와 파장에 대한 설명을 하였습니다.

https://ds3qej.tistory.com/59

 

2M가 왜 '2M'인가? (HAM, 파동의 개념)

HAM에 대해서 거의 모를 때'2M 밴드에서 교신한다'라는 말이 무슨 뜻인지 몰랐습니다;;매우 기초적이고 기본적인 내용인데; 한 번 정리를 해보고자 합니다. 이 부분을 알기 위해서는 먼저 파동에

ds3qej.tistory.com

 

초장파(VLF)를 쓰는 잠수함과 통신하려면 안테나가 매우 길어야한다. 마을 크기의 VLF 기지국

 

 

그리고 주파수가 높을수록 데이터 전송이 빠릅니다.

생각하기 쉽게 Hz를 bps로 본다면

3.5GHz는 1비트 데이터를 약 35억 개 보낼 수 있다는 것이고

그에 반해 60Hz 60개를 보낼 수 있다는 것입니다.

 

또한 주파수가 높을수록 할당되는 대역폭도 크기 때문에

주고받을 수 있는 데이터의 양이 증가하게 됩니다.

(국내 5G의 3.5GHz대역은 300MHz 대역폭, 28GHz은 2.4GHz 폭)

 

그래서 '광'대역이라는 말을 붙였음

 

그 외에, 고주파를 사용할수록

변조효율이 높다, 노이즈/장애 내성이 강하다 등 이점들이 더 있습니다.

 


 

물론, 고주파가 항상 좋은 것은 아닙니다.

앞서 사진에서 초장파(저주파)를 잠수함과의 통신에서 사용하는 이유는

저주파가 지형(물, 산, 건물 등)을 고주파에 비해 잘 통과하기 때문이고.

기술 구현 난이도가 고주파 대역 사용에 비해 낮아 이전부터 많이 사용해 왔던 것입니다.

 

반대로 고주파는 거리가 멀어질수록 신호 감쇠가 심해져서

건물, 벽 등을 잘 통과하지 못합니다. 그래서 기지국을 촘촘히 세워야 하는 것이죠;

(그래서 통신비가 점점 비싸진 건가;)

 

 

 

<정리>

고주파 대역을 점점 사용하게 된 이유는 1. 주파수가 부족해서 2. 효율성(안테나 길이, 데이터 처리량) 때문입니다.