일 공부 - 전파란 무엇인가

기본적인 개념을 머리 속에 넣어보자.

가장 우선적으로 알아야 할 것은 각종 용어다. 용어를 이해해야 오고가는 이야기를 이해할 수가 있다. 그 다음으로 할 것은 전체적인 개념을 그려보는 일이다. 그림이 머리 속에 그려지면 비즈니스가 가능하다.


참고. 여기서 나오는 모든 설명은 위키피디아에서 인용하였습니다.

1. 전파란 무엇인가

전파(電波, 영어: radio waves)는 전자기파의 일종으로, 진동수 3KHz부터 3THz까지의 전자기파를 의미한다. 주로 무선 전기 통신에서 사용된다.  

Radio waves are a type of electromagnetic radiation with wavelengths in the electromagnetic spectrum longer than infrared light. Radio waves have frequencies from 300 GHz to as low as 3 kHz, and corresponding wavelengths ranging from 1 millimeter (0.039 in) to 100 kilometers (62 mi). Like all other electromagnetic waves, they travel at the speed of light. Naturally occurring radio waves are made by lightning, or by astronomical objects. Artificially generated radio waves are used for fixed and mobile radio communication, broadcasting, radar and other navigation systems, communications satellites, computer networks and innumerable other applications. Radio waves are generated by radio transmitters and received by radio receivers. Different frequencies of radio waves have different propagation characteristics in the Earth's atmosphere; long waves can diffract around obstacles like mountains and follow the contour of the earth (ground waves), shorter waves can reflect off the ionosphere and return to earth beyond the horizon (skywaves), while much shorter wavelengths bend or diffract very little and travel on a line of sight, so their propagation distances are limited to the visual horizon.

To prevent interference between different users, the artificial generation and use of radio waves is strictly regulated by law, coordinated by an international body called the International Telecommunications Union(ITU). The radio spectrum is divided into a number of radio bands on the basis of frequency, allocated to different uses. 

실생활에 가깝게 전파 이용에 관한 예로 라디오 수신을 들어보자. 라디오를 우리가 청취하려고 할 때 반드시 안테나가 필요하다. 안테나가 전파를 수신하는 녀석인가보다. 근데 이 녀석을 가만두면 모든 전파를 다 수신하려고 하니까 특정 주파수를 듣기 위해 '튜너'가 필요하다. 자세한 설명은 아래에서.

Radio communication[edit]Main article: Radio communicationIn order to receive radio signals, for instance from AM/FM radio stations, a radio antenna must be used. However, since the antenna will pick up thousands of radio signals at a time, a radio tuner is necessary to tune in a particular signal.^[5] This is typically done via a resonator (in its simplest form, a circuit with a capacitor, inductor, or crystal oscillator, but many modern radios use Phase Locked Loop systems). The resonator is configured to resonate at a particular frequency, allowing the tuner to amplify sine waves at that radio frequency and ignore other sine waves. Usually, either the inductor or the capacitor of the resonator is adjustable, allowing the user to change the frequency at which it resonates.^[6]

캐패시터

축전기(capacitor 커패시터^[*]) 또는 콘덴서(condenser)란 전기 회로에서 전기 용량을 전기적 위치 에너지를 저장하는 장치이다. 축전기 내부는 두 도체판이 떨어져 있는 구조로 되어 있고, 사이에는 보통 절연체가 들어간다. 각 판의 표면과 절연체의 경계 부분에 전하가 비축되고, 양 표면에 모이는 전하량의 크기는 같지만 부호는 반대이다. 즉, 두 도체판 사이에 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 유도되는데, 이로 인해 전기적 인력이 발생하게 된다. 이 인력에 의하여 전하들이 모여있게 되므로 에너지가 저장된다. 

A capacitor (originally known as a condenser) is a passive two-terminal electrical component used to store energy electrostatically in an electric field. The forms of practical capacitors vary widely, but all contain at least two electrical conductors (plates) separated by a dielectric (i.e. an insulator that can store energy by becoming polarized). The conductors can be thin films, foils or sintered beads of metal or conductive electrolyte, etc. The nonconducting dielectric acts to increase the capacitor's charge capacity. A dielectric can be glass, ceramic, plastic film, air, vacuum, paper, mica, oxide layer etc. Capacitors are widely used as parts of electrical circuits in many common electrical devices. Unlike a resistor, an ideal capacitor does not dissipate energy. Instead, a capacitor stores energy in the form of an electrostatic field between its plates.

When there is a potential difference across the conductors (e.g., when a capacitor is attached across a battery), an electric field develops across the dielectric, causing positive charge +Q to collect on one plate and negative charge −Q to collect on the other plate. If a battery has been attached to a capacitor for a sufficient amount of time, no current can flow through the capacitor. However, if a time-varying voltage is applied across the leads of the capacitor, a displacement current can flow.
An ideal capacitor is characterized by a single constant value for its capacitance. Capacitance is expressed as the ratio of the electric charge Q on each conductor to the potential difference V between them. The SI unit of capacitance is the farad (F), which is equal to one coulomb per volt (1 C/V). Typical capacitance values range from about 1 pF (10⁻¹² F) to about 1 mF (10⁻³ F).
The capacitance is greater when there is a narrower separation between conductors and when the conductors have a larger surface area. In practice, the dielectric between the plates passes a small amount of leakage current and also has an electric field strength limit, known as the breakdown voltage. The conductors and leads introduce an undesired inductance and resistance.
Capacitors are widely used in electronic circuits for blocking direct current while allowing alternating current to pass. In analog filter networks, they smooth the output of power supplies. In resonant circuits they tune radios to particular frequencies. In electric power transmission systems, they stabilize voltage and power flow.^[1]

In physics and electrical engineering, a conductor is an object or type of material that allows the flow of electrical current in one or more directions. For example, a wire is an electrical conductor that can carry electricity along its length.In metals such as copper or aluminum, the movable charged particles are electrons. Positive charges may also be mobile, such as the cationic electrolyte(s) of a battery, or the mobile protons of the proton conductor of a fuel cell. Insulators are non-conducting materials with few mobile charges and support only insignificant electric currents.

인덕터

유도기(誘導器, inductor)는 수동소자 전자 부품의 하나이다. 유도기는 자신을 통과하는 전류의 변화를 방해하는 방향으로 작용한다. 전선 따위의 전도체로 이루어져 있으며, 보통 코일의 형태로 꼬여 있다. 유도기에 전류가 흐르면, 코일 속에 자기장의 형태로 에너지가 일시적으로 저장된다. 유도기에 흐르는 전류가 변하면, 패러데이 전자기 유도 법칙에 따라 시간 가변성 자기장이 유도기에 전압을 유도한다.
유도기의 성질은 전류변화에 대한 전압의 비율인 인덕턴스로 결정지어진다. 그 단위는 헨리(H)이다. 대부분의 유도기의 인덕턴스는 부통 1 µH (10⁻⁶H) to 1 H 정도의 값을 가진다. 많은 유도기는 자기장과 인덕턴스를 증가시키는 철 또는 페라이트로 만들어지는 자기 철심을 가지고 있고, 대다수의 유도기는 자기 철심을 중심으로 감겨진 전기 전도체가 있다. 유도기는 축전기와 저항과 함께 기본적인 선형 전자 부품이다. 인덕터는 많은 교류 회로, 특히 라디오 관련 회로에 쓰인다. 많은 경우에 직류 전류는 통과시키고 높은 주파수의 전류는 막는 역할을 하는데, 이런 일에 쓰이는 유도기를 초크라 부른다. 또한, 여러가지 주파수가 섞인 신호를 주파수에 따라 분리하는 역할을 가진 필터 회로에 쓰이기도 하고, 축전기과 같이 쓰여 라디오 튜닝이나 TV 입력 회로 등에 쓰이는 공진 회로로 쓰이기도 한다.

전자기파란?

전자기파(電磁氣波, Electromagnetic radiation, EMR)는 전기장과 자기장의 두 가지 성분으로 구성된 파동으로, 공간 상에서 광속으로 전파한다. 전자기파는 광자를 매개로 전달되며 파장의 길이 따라 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등으로 나뉜다. 인간의 눈에서 인지하는 빛은 가시광선(visible ray)이며, 가시광선을 비롯한 여러 파장의 빛은 전자기파의 일부이다.

주파수 : 진동수와 같은 말이다.

진동수(振動數, frequency)는 주기적인 현상이 단위시간 동안 몇 번 일어났는지를 뜻하는 말으로, 주파수(周波數)라고도 한다. SI단위로는 헤르츠(Hz)를 쓴다. 1 Hz는 1초에 1번 주기적인 현상이 일어나는 것이고, 2 Hz는 1초에 2번 주기적인 현상이 일어나는 것이다. 헤르츠 외 다른 단위로는, rpm(revolutions per minute), rad/s(radians per second), BPM(beats per minute)등이 있다. 

< 파동의 주파수 > 소리, 전자기파, 전기신호 등의 주파수를 측정할 때, 헤르츠는 같은 모양의 파동이 1초에 몇번 반복되는지를 나타낸다. 소리의 경우에는 음의 높이를 주파수라고 할 수 있다. 주파수는 파장과 역수의 관계가 있다. 주파수는 파동의 진행속도 를 파장 로 나눈 것이다.

파동이 다른 매질로 옮겨갈 때, 주파수는 변하지 않는다. 이때는 파동의 진행속도와 파장이 변하는 것이다.
예를 들어 풀어보면 주기 (T) = 1/F(주파수=Hz) 의 공식을 숙지하고 주파수가 10mhz 표기 된 경우라면 , T = 1/10mhz, 이를 hz로 바꿔 계산하면, T=1/0.01hz가 되며 1 ÷ 0.01을 하면 100s가 나오게 된다..

응용[편집] 

• 교류 전류: 교류는 전압 또는 전류의 크기가 일정한 주기와 크기로 변하는 전류이다. 한국, 일본에서는 60 Hz, 유럽에서는 50 Hz를 사용한다. 전동기 등에는 진동수가 다르면 고장의 원인이 되므로 유의한다.

• 라디오: 특정 진동수의 전파에 신호를 동조시키며, 공명을 통해 특정 진동수의 신호만 복조된다. FM은 88-108 MHz, AM은 535-1605 KHz의 진동수 대역을 쓴다. 기타 TV방송이나 무선 신호에 대한 항목은 전파를 참조.

• 소리의 높이는 진동수에 의해 결정된다. 진동수가 높으면 높은 소리가 난다. 사람이 들을 수 있는 진동수(가청 진동수)는 대략 20~20000 Hz이다.

방사 : 중앙의 한 지점에서 사방으로 내뻗침

파장 : 파동의 한 번의 주기가 가지는 길이

oscillator : generator that produces sonic oscillations or alternating current

An electronic oscillator is an electronic circuit that produces a periodic, oscillating electronic signal, often a sine wave or asquare wave.^[1][2] Oscillators convert direct current (DC) from a power supply to an alternating current signal.

insulator : 절연체. An electrical insulator is a material whose internal electric charges do not flow freely, and therefore make it impossible to conduct an electric current under the influence of an electric field.  glass, paper, Teflon