무선 스펙트럼 : VLF에서 UHF까지 ITU 주파수 대역 이해
2024-09-04 4962

전자기 스펙트럼은 현대적인 커뮤니케이션 및 기술 발전에 필요한 고유 한 특성과 응용 프로그램을 갖춘 광범위한 방사선 유형을 나타냅니다.이 스펙트럼의 중심에는 장거리 통신에서 정확한 위성 전송에 이르기까지 특정 기술 용도를위한 각각의 기본 기본으로 분류 된 무선 스펙트럼이 있습니다.이 기사는 ITU (International Telecommunications Union)이 설정 한 구조화 된 분류에 의해 이들 밴드의 미묘한 특성 및 응용 프로그램을 탐구합니다.매우 낮은 주파수 (ELF)에서 엄청나게 높은 주파수 (THF)에 이르기까지 각 밴드를 검사함으로써, 이러한 주파수는 해저 아래의 잠수함 커뮤니케이션에서 고속도로의 고속, 높은 대역 수요에 이르기까지 무수한 응용 분야의 백본 역할을하는 방법을 탐구합니다.신흥 5G 네트워크 및 잠재적 인 THF 응용 프로그램.

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그림 1 : 무선 스펙트럼

무선 스펙트럼 탐색

무선 스펙트럼은 전자기 스펙트럼의 주요 세그먼트로, 무선 파, 가시 광선, 적외선 및 자외선을 포함한 다양한 방사선 유형을 포함합니다.전자기파가 어떻게 행동하고 환경과 상호 작용하는지 이해하는 것은 기본입니다.이 스펙트럼은 뚜렷한 주파수 범위로 나뉘며, 각각의 기술 사용을 정의하는 특정 파장 및 주파수로 특징 지어집니다.

무선 스펙트럼 내의 다양한 파장 및 주파수는 광범위한 응용 분야를 가능하게합니다.LF, MF 및 HF 대역과 같은 낮은 주파수는 장거리 통신에서 탁월합니다.그들은 이오권을 반사하여이를 달성하여 신호가 방대한 거리를 덮을 수 있도록합니다.대조적으로, VHF, UHF 및 EHF와 같은 더 높은 주파수는 안전한 지점 간 연결 및 위성 통신에 더 적합합니다.더 짧은 파장은보다 집중된 빔, 더 높은 데이터 전송 속도 및 간섭 감소를 허용하여 대역폭 집약적 인 응용 프로그램에 이상적입니다.

각 주파수 대역은 독특한 기술 목적을 제공합니다.

저주파 (LF) - 해양 내비게이션 및 방송을 포함한 장거리 통신 요구에 가장 적합합니다.

중간 주파수 (MF) - 일반적으로 AM 라디오 방송에 사용되어 광범위한 지역 보도를 제공합니다.

고주파 (HF) - 해상 및 항공 부문의 국제 방송 및 통신을위한 초점.

매우 높은 주파수 (VHF) 및 초 고주파수 (UHF) - 명확하고 신뢰할 수있는 신호가 주요 인 FM 라디오, 텔레비전 방송 및 셀룰러 네트워크에 대한 수요.

매우 높은 빈도 (EHF) -높은 데이터 전송 속도 및 정밀도가 필요한 레이더뿐만 아니라 포인트 간 및 위성 통신을 포함한 고급 통신 시스템에 사용됩니다.

ITU 주파수 대역 지정

ITU (International Telecommunications Union)는 글로벌 무선 스펙트럼 관리에 중요한 역할을합니다.ITU는 전 세계적으로 표준화 된 사용을 보장하기 위해 스펙트럼을 VLF, LF, MF 및 HF와 같은 용어로 표시된 12 개의 별개의 주파수 대역으로 나눕니다.이러한 명칭은 전 세계적으로 다른 주파수가 어떻게 사용되는지 정리하는 데 중점을 둡니다.

그림 2 : ITU 주파수 대역 지정

역사적 으로이 밴드는 파장에 따라 분류되었습니다.그러나 정밀도를 높이기 위해 ITU는 이제 주파수 기반 분류를 사용합니다.이 밴드의 경계는 10 (1 x 10의 특정 전력으로 설정됩니다.^N).예를 들어, HF 대역은 3MHz에서 30 MHz에서 명확하게 정의됩니다.ITU 라디오 규정에 요약 된이 체계적인 구조는 다양한 기술 요구와 지역적 고려 사항을 해결하여 주파수 자원의 명확하고 효율적인 할당을 가능하게합니다.

운영자는 통신 시스템을 설정할 때 이러한 ITU 지정 내에서 작동해야합니다.각 밴드의 특성을 분석하고 통신 시스템의 의도 된 목적과 정렬하여 주파수를 신중하게 선택합니다.기본 요인에는 전파 조건, 잠재적 간섭 원, 국제 규정 준수가 포함됩니다.이러한 시스템의 운영에는 실시간 환경 변경 및 규제 요구에 대응하기 위해 운영자가 지속적으로 설정을 조정하는 상세한 주파수 관리가 필요합니다.이 세심한 프로세스는 의사 소통 신뢰성과 명확성을 유지하여 전문가가 현장에서 직면하는 복잡한 문제를 보여주기 위해 요구됩니다.

무선 스펙트럼 대역의 특성 및 응용

무선 주파수 대역은 다양한 주파수를 포함하며, 각각은 특정 기술 용도에 적합한 별개의 특성을 갖습니다.예를 들어, 300GHz 이상의 주파수는 대기 분자에 크게 흡수되어 지구 대기를 이러한 고주파수에 거의 불투명하게 만듭니다.반면에, 근적외선 주파수가 높을수록 대기 흡수가 적어 더 명확한 전송이 가능합니다.

각 밴드의 고유 한 속성은 특정 응용 프로그램에 적합합니다.

하위 주파수 (3MHz 미만) - 이는 AM Radio와 같은 장거리 통신에 이상적입니다. 이오권 구체를 반사하고 방대한 거리를 덮을 수 있기 때문입니다.

중간 주파수 (3MHz ~ 30MHz) - 이러한 주파수는 브로드 캐스트 및 커뮤니케이션의 혼합에 사용되며 범위와 선명도 사이의 균형을 제공합니다.

고주파수 (30MHz ~ 300MHz) -이 밴드는 FM 라디오 및 텔레비전 방송, 특히 명확한 전파가 유리한 도시 지역에서 완벽합니다.

초 고주파수 (300MHz ~ 3GHz) - 휴대 전화 네트워크 및 GPS 시스템에 사용되는이 주파수는 범위와 많은 양의 데이터를 전달할 수있는 용량간에 적절한 타협을 제공합니다.

매우 높은 주파수 (30GHz ~ 300GHz) - 고해상도 레이더 및 위성 통신에 적합한 이러한 주파수는 큰 데이터 전송을 처리 할 수 ​​있지만 비와 같은 대기 조건에 민감합니다.

다른 응용 분야에 대한 무선 주파수를 선택할 때, 연산자는 이오권 반사 및 대류권 산란과 같은 대기 효과가 신호 전파에 미치는 영향을 고려해야합니다.이러한 요소는 특히 장거리 및 위성 통신에 대한 수요가 있습니다.예를 들어, HF 밴드 통신은 전리층 조건에 크게 의존하며, 운영자는 신뢰할 수있는 통신을 유지하기 위해 시간 및 태양열 활동과 같은 요인에 따라 주파수 선택을 조정해야합니다.

매우 낮은 주파수 (ELF) 대역

3 ~ 30Hz 범위의 매우 낮은 주파수 (ELF) 밴드는 10,000km에서 100,000km 사이의 매우 긴 파장을 특징으로합니다.이 독특한 특성은 수중 잠수함 통신에 이상적입니다. ELF 신호는 해수에 깊이 침투하여 방대한 거리에서 수중 잠수함과의 의사 소통을 가능하게하기 때문에 이상적입니다.

그림 3 : 엘프 밴드

엄청난 파장을 고려할 때, 기존의 안테나는 이러한 주파수에서 효과적으로 기능하기 위해 불가능할 것입니다.이를 극복하기 위해 특수 기술은 ELF 신호를 전송하는 데 사용됩니다.대규모 지상 기반 설치는 일반적으로 사용되며, 종종 광범위한 케이블 네트워크와 여러 킬로미터에 걸쳐 광범위한 지상 안테나 시스템으로 구성됩니다.이 설정은 ELF 파를 효과적으로 전파하는 데 필요한 중요한 전력 및 특정 전자기장을 생성하도록 설계되었습니다.

ELF 밴드 내에서 운영하려면 신중한 조정 및 유지 보수가 필요합니다.다양한 지구 물리학 현상의 간섭에 대한 신호의 전파와 취약성에도 불구하고 전송 전력은 명확한 의사 소통을 보장하기 위해 세 심하게 관리되어야합니다.운영자는 신호 선명도 및 범위에 영향을 줄 수있는 대기 및 전리층 조건에서 V ariat 이온을 고려하여 시스템을 지속적으로 모니터링하고 조정해야합니다.

초 저주파 (SLF) 대역

1,000km에서 10,000km 사이의 파장을 갖는 30 ~ 300Hz 범위의 SLF (So Mow Frequency) 대역은 잠수함과의 해저 통신에 초점을 맞추고 있습니다.이러한 긴 파장을 사용하면 SLF 신호가 해수에 깊이 침투하여 더 높은 주파수가 비효율적 인 상황에서는 매우 중요합니다.

그림 4 : 초 저주파 (SLF) 대역

그러나 SLF 대역에는 신호 속도와 데이터 전송 속도가 모두 제한되는 좁은 대역폭이 유의 한 제한이 있습니다.따라서 SLF 통신은 종종 간단하고 전략적으로 중요한 수요 정보에 사용됩니다.이 밴드는 특히 안정적인 통신 및 기타 주파수가 효과적으로 커버 할 수없는 환경 (예 : 심해)에서 특히 필요합니다.

SLF 대역 내에서 작업에는 특수 장비와 정확한 기술 절차가 포함됩니다.신호 생성에는 이러한 저주파를 효율적으로 전송하도록 설계된 대형 안테나 시스템 또는 광범위한 접지 네트워크가 필요합니다.연산자는 느린 신호 전파에 대항하고 소음의 영향을 줄이려면 통신을 왜곡 할 수있는 전송 설정을 신중하게 관리해야합니다.

ULF (Ultra Low Frequency) 대역

300 ~ 3,000Hz의 주파수를 다루는 ULF (Ultra Low Frequency) 대역은 인간 귀에 들리는 범위 내에 있습니다.이 밴드는 주로 잠수함과의 커뮤니케이션 및 기존의 표면 통신 방법이 실패하는 광산과 같은 지하 환경에서 사용됩니다.

그림 5 : ULF 대역

ULF 주파수의 기본 장점은 물과 지구에 깊이 침투하는 능력으로, 더 높은 주파수 신호가 어려움을 겪는 환경에서 신뢰할 수있는 통신을 허용한다는 것입니다.이 기능은 ULF 파도가 특정 산업 및 군사 작전의 주요한 주요 조건에서 신호 무결성을 유지하는 것이 초점이됩니다.

ULF 주파수로 작업하려면 고급 기술과 정확한 운영 기술이 필요합니다.장비는 저주파 신호를 처리하도록 설계되어야하며 장거리에 걸쳐 안정적으로 유지되도록 보장해야합니다.운영자는 이러한 전송을 신중하게 관리하여 신호 품질을 저하시킬 수있는 자연 또는 인공 전자기 소스의 잠재적 간섭을 조정해야합니다.

매우 낮은 주파수 (VLF) 대역

3 ~ 30 kHz에 걸친 매우 낮은 주파수 (VLF) 대역은 잠수함 통신, VLF 무선 내비게이션 시스템 및 지상 형성 레이더와 같은 지구 물리적 응용 분야에서 중요한 역할을합니다.대역폭이 제한되어 있고 파장이 길지만 이러한 기능은 VLF 대역을 특수 필드에서 특히 효과적으로 만듭니다.

VLF 주파수는 물과 토양에 깊이 침투 할 수있어 침수 된 잠수함과 통신하고 지하 구조물을 탐험하는 데 이상적입니다.내비게이션에서 VLF 신호는 GPS를 사용할 수없는 환경에서 선박 및 항공기를 안내하는 장거리 무선 시스템에 초점을 맞추고 있습니다.

VLF 대역 내에서 작동하려면 신호 전송 및 수신의 정확한 관리가 필요합니다.연산자는 장비가 긴 파장과 제한된 대역폭으로 인한 문제를 해결하기 위해 장비를 지속적으로 조정하고 교정해야합니다.여기에는 신호 강도를 신중하게 제어하여 깊은 매체를 통한 침투 및 미세 조정 주파수를 보장하여 자연 및 인공 소스의 간섭을 최소화합니다.

저주파 (LF) 대역

30 ~ 300 kHz 범위의 저주파 (LF) 대역은 전통적인 무선 통신에 필요한 범위입니다.내비게이션 시스템, 무선 제어 시계 동기화를위한 시간 신호 전송 및 유럽과 아시아에서 널리 사용되는 장파 방송을 포함한 다양한 응용 프로그램을 지원합니다.이 밴드의 다목적 성은 커뮤니케이션과 방송에서 중요성을 강조합니다.

LF 주파수는 특히 지상파 전파를 통해 장거리 여행 능력으로 인해 해상 및 항공 항법 에이즈에 이상적입니다.이 장거리 기능은 또한 LF 주파수가 위성 또는 케이블 인프라에 의존하지 않고 넓은 지역에서 방송에 적합합니다.

LF 대역 내에서 작동하려면 전송 전력 및 안테나 구성의 정확한 관리가 필요합니다.운영자는 국경 간 간섭을 방지하기 위해 국제 규정을 준수하면서 신호가 장거리에서 효과적으로 전송되도록해야합니다.다양한 대기 조건이 신호 전파에 영향을 줄 수 있으므로 장비의 지속적인 모니터링 및 조정은 초점이 맞습니다.

중간 주파수 (MF) 대역

300 kHz ~ 3MHz를 포함하는 중간 주파수 (MF) 밴드는 중간 웨이브 브로드 캐스트 밴드를 호스팅하는 것으로 가장 잘 알려져 있습니다.이 전통적인 방송 방법은 디지털 기술의 부상으로 감소했지만 MF 대역은 해상 통신 및 아마추어 라디오, 특히 현대의 발전에 의해 제공되지 않은 지역에서 여전히 필요합니다.

MF 밴드의 기본 강점은 특히 밤에 장거리 의사 소통을 지원하는 능력에 있습니다.이 시간 동안 신호는 전리층에서 하늘파 반사를 통해 멀리 이동할 수 있습니다.이 기능은 특히 신뢰할 수있는 커뮤니케이션이 안전 및 내비게이션에 중점을 둔 해상 환경에서 가치가 있습니다.

MF 대역 내에서 작동하려면 도달 범위와 명확성을 최대화하기 위해 신중한 주파수 선택과 정확한 변조 기술이 필요합니다.연산자는 대기 조건을 지속적으로 모니터링해야합니다.전염성 변화에 대한 응답으로 전송 매개 변수 조정 효과적인 의사 소통을 유지하기위한 기본입니다.

고주파 (HF) 대역

3 ~ 30 MHz를 포함하는 고주파 (HF) 대역은 장거리 무선 통신에 초점을 맞추고 있으며, 이온 지구를 사용하여 광범위한 거리를 가로 질러 신호를 바운스합니다.이 독특한 기능은 HF 밴드를 태양 활동 및 대기 V ariat 이온의 영향을받는 변화하는 조건에 매우 적응할 수 있도록합니다.

HF 커뮤니케이션은 글로벌 방송 서비스와 같은 국제적인 도달 범위가 필요한 응용 프로그램의 기본이며 장거리 신뢰성이 안전 필수품 인 항공 통신에 주요한 것입니다.위성 기술의 상승에도 불구하고 HF 대역은 특히 위성 접근이 제한된 지역 또는 중복 통신 링크가 까다로운 작업에 초점을 두는 곳에서 필요합니다.

HF 밴드 내에서 작동하려면 전리층 거동에 대한 깊은 이해가 필요합니다.연산자는 효과적인 의사 소통을 보장하기 위해 주파수와 전송 전력을 능숙하게 조정하여 전환의 일일 및 계절 교대에 적응해야합니다.여기에는 대기 조건의 지속적인 모니터링을 기반으로 실시간 조정을하여 신호 선명도를 유지하고 도달 범위를 최대화하는 것이 포함됩니다.

매우 높은 주파수 (VHF) 대역

30 ~ 300MHz에 걸친 매우 높은 주파수 (VHF) 대역은 주로 가시 라인 커뮤니케이션에 사용되며, 이오층에 의한 것보다 대류권 조건에 의해 더 많은 신호가 있습니다.이로 인해 VHF 대역은 FM 및 디지털 오디오 방송과 같은 명확하고 직접 변속기 경로, 특정 텔레비전 전송 및 아마추어 라디오 운영이 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다.

VHF 대역은 더 높은 주파수가 종종 요구하는 광범위한 인프라가 필요하지 않고 넓은 영역에서 안정적인 고품질 오디오 및 비디오 방송을 제공 할 수있는 능력으로 널리 선호됩니다.또한 명확하고 즉각적인 의사 소통이 초점을 맞춘 경찰, 화재 및 응급 의료 서비스를 포함한 공공 안전 네트워크의 수요 구성 요소입니다.

VHF 대역과 협력하려면 운영자는 신호 강도를 최적화하고 간섭을 줄이기 위해 전송 장비를 능숙하게 관리해야합니다.여기에는 종종 안테나의 정확한 정렬 및 위치가 포함되어있어 가시선 연결을 보장합니다.신호 전파에 영향을 줄 수있는 기상 조건과 같은 환경 변화에 적응하려면 송신기 설정 및 안테나 배치에 대한 조정이 정기적으로 필요합니다.

초 고주파 (UHF) 대역

300 ~ 3,000MHz 범위의 UHF (Ultra High Frequency) 대역은 대역폭이 높은 다양한 현대적인 통신 애플리케이션의 경우 주요합니다.텔레비전 방송, Wi-Fi 및 단거리 무선 통신에서 광범위하게 사용됩니다.UHF 밴드의 시점 전송 용량은 오늘날의 무선 통신 시스템, 특히 휴대 전화 네트워크 및 사물 인터넷 (IoT) 애플리케이션에서 기본 요소가됩니다.

UHF 대역의 고주파수는 짧은 거리에 걸쳐 다량의 데이터를 빠르게 전송할 수있게하여 빠른 데이터 전송 및 안정적인 연결성이 초점을 맞춘 밀도가 높은 도시 지역에서 특히 가치가 있습니다.이 기능은 장치가 빠르고 효율적으로 통신 해야하는 IoT 생태계의 복잡한 요구에 대한 수요입니다.

UHF 전송과 함께 일하는 연산자는 물리적 폐쇄 및 대기 조건에 대한 밴드의 민감도를 설명해야하며, 이는 신호 선명도와 범위에 영향을 줄 수 있습니다.이를 위해서는 적용 범위를 최적화하고 간섭을 줄이기 위해 신중한 배치 및 지속적인 유지 보수가 필요하므로 정확한 기술 전문 지식과 정기적 인 조정이 필요합니다.

초 고주파 (SHF) 대역

3GHz ~ 30GHz에 걸친 초 고주파수 (SHF) 대역은 전자 레인지 스펙트럼의 기본 부분이며 휴대폰 및 무선 LAN과 같은 다양한 현대 통신 기술에 필수적입니다.이 밴드에서 사용 가능한 대역폭은 빠른 데이터 전송을 가능하게하여 오늘날의 디지털 세계에서 빠르게 진행되는 정보 교환에 초점을 맞 춥니 다.

SHF 대역은 특히 고속 인터넷 연결, 스트리밍 서비스 및 복잡한 통신 시스템의 상업 및 개인 환경에서 통합하는 데 특히 적합합니다.주파수 범위는 짧은 거리에 대한 밀도가 높은 데이터를 전송 해야하는 응용 분야에 이상적이며 위성 통신에 광범위하게 사용되며 HD 비디오 방송과 같은 고량 변수 응용 프로그램에는 광범위한 대역폭이 필요합니다.

SHF 대역 내에서 작동하면 안테나 설계 및 배치에서 정밀도가 필요하며, 이는 명확한 라인 라인 전송을 보장하고 신호 손실을 줄이기 위해 이러한 높은 주파수에서 더욱 두드러집니다.기술자와 엔지니어는 신호 무결성을 유지하고 대기 시간을 최소화하기 위해 시스템 설정을 지속적으로 모니터링하고 조정하여 네트워크가 안정적이고 일관되게 수행하도록 보장해야합니다.

매우 높은 주파수 (EHF) 대역

30 ~ 300GHz에 걸쳐 있고 종종 밀리미터 웨이브 밴드로 알려진 매우 높은 주파수 (EHF) 밴드는 매우 짧은 파장으로 인해 상당한 도전을 제시합니다.이러한 과제에는 이러한 높은 주파수에서 더 흔한 손실 및 저하를 피하기 위해 구성 요소의 정확한 제조 및 신중한 신호 처리가 포함됩니다.

이러한 기술적 장애물에도 불구하고, 최근의 반도체 및 안테나 기술의 발전으로 EHF 대역은 고속 커뮤니케이션을 위해 점점 더 접근 가능하고 가치가 있습니다.이 주파수 범위는 이제 5G 모바일 네트워크, 고주파 레이더 시스템 및 고용량 지점 간 무선 링크와 같은 기술에 대한 수요입니다.

EHF 밴드와의 작업은 장비 설계 및 배포 모두에서 세심한주의를 기울여야합니다.

엄청나게 높은 주파수 (THF) 대역

300GHz에서 1 THZ에 걸친 엄청나게 높은 주파수 (THF) 대역은 현대 통신 기술의 최첨단을 나타내며 현재 반도체 기능의 한계를 높입니다.이 밴드는 매우 높은 주파수와 초-쇼트 파장을 특징으로하며 데이터 전송 속도와 대역폭의 잠재적 혁신을 제공합니다.

THF 기술의 발전은 THF 신호를 효율적으로 생성, 전송 및 탐지 할 수있는 재료 및 장치에 대한 지속적인 연구에 의해 주도되고 있습니다.나노 기술 및 광자의 혁신은 최전선에 있으며 신호 감쇠 및 하드웨어 소형화의 필요성을 포함하여 이러한 고주파수에서 작업의 중요한 과제를 해결합니다.

THF 밴드와 함께 작업하려면 고도로 전문화 된 장비와 정확한 운영 기술이 필요합니다.엔지니어와 기술자는 열 노이즈 및 재료 흡수와 같은 문제를 관리하고 완화하기 위해 이러한 주파수에서 전자기 동작에 대해 깊은 이해를 가져야하며, 이는 특히 THZ 주파수에서 두드러집니다.

THF 기반 시스템을 배포하려면 복잡한 교정 및 테스트가 포함되어있어 까다로운 조건에서 구성 요소가 안정적으로 수행되도록합니다.시스템 무결성 및 성능을 유지하려면 실시간 모니터링 및 적응 조정이 필요합니다.이 작업은 이론적 지식을 고주파 통신 시스템의 실습 경험과 혼합하는 높은 수준의 전문 지식을 요구합니다.

결론

무선 스펙트럼의 복잡한 환경은 글로벌 커뮤니케이션 시스템의 패브릭과 기초이며 기본 무선 전송에서 최첨단 디지털 커뮤니케이션에 이르기까지 모든 것에 큰 영향을 미칩니다.ELF에서 THF 로의 주파수 대역에 대한 자세한 조사는 복잡한 기술 기능, 운영 문제 및 전략적 응용 프로그램의 복잡한 상호 작용을 보여줍니다.각 밴드의 고유 한 속성은 침수 된 잠수함과의 안정적인 커뮤니케이션을 보장하거나 밀집된 도시 환경에서 초고속 데이터 전송을 촉진하는지 여부에 관계없이 특정 작업에 적합성을 지시합니다.또한, 진화하는 규제 프레임 워크와 기술 발전은 이러한 밴드의 잠재력과 효율성을 지속적으로 재정의합니다.우리가 발전함에 따라, 무선 스펙트럼은 기존 인프라뿐만 아니라 다음 기술 진화 시대를 곧 정의 할 수있는 미래의 응용 프로그램을 개척하는 커뮤니케이션 기술의 혁신을 조향하는 데 기본적인 역할을 할 것입니다.필요성과 혁신에 의해 주도 된 이러한 지속적인 진화는 무선 스펙트럼이 기술의 최전선에 남아있어 글로벌 커뮤니케이션 및 정보 교환의 끊임없이 확장 된 요구를 충족시키기 위해 적응합니다.